Why hydrogen?

Your career at zepp will be one in the hydrogen sector, so it’s good to get the basics down. What makes hydrogen so interesting, and why do we believe it will play such an important role in the energy transition? The information listed below gives you a good overview of how hydrogen technology works and in what way we’re using it to help our clients develop clean vessels, GPU’s, tractors and other powered equipment.

 

Your new favourite element

Hydrogen is the most abundant element in the universe. The sun and other stars consist mostly of hydrogen, but on earth, there are almost no natural sources of molecular hydrogen. It is usually found as a part of larger molecules such as water or organic compounds.

Making hydrogen comes down to taking the hydrogen out of these organic compounds. Hydrogen can be produced using renewable energy sources such as wind or solar power by using electrolyzers. These are essentially reverse fuel cells, and produce hydrogen by splitting water into oxygen and hydrogen. Hydrogen is used as an energy carrier and presents a viable energy storage solution, particularly for balancing the renewable energy grid.

Wanneer waterstof wordt verbrand komt er alleen warmte en water vrij, vandaar ook de Engelse naam hydrogen: “watervormer” in het oud-Grieks. In onze brandstofcelmodules wordt waterstof op een meer gecontroleerde manier omgezet in water, waarbij warmte en elektriciteit vrijkomt in plaats van vlammen. De elektrische energie kunnen we nuttig gebruiken, bijvoorbeeld om te rijden, varen, of vliegen.

PEM fuel cell systems

In onze systemen wordt waterstof gecombineerd met zuurstof uit de omgevingslucht om de chemische energie die is opgeslagen in deze moleculen om te zetten in elektrische energie en waterdamp. De elektrische energie die bij deze elektrochemische reactie vrijkomt, kan worden gebruikt om iedere toepassing van stroom te voorzien.

The infographic shows this process in more detail. Hydrogen enters the fuel cell on the top left and splits into two protons and two electrons at the anode side. Hydrogen that doesn’t react is recirculated. The protons pass through the proton exchange membrane (PEM) in the middle, while the electrons take a detour. The electrons taking this detour provide the electrical energy used to power the application. On the right side of the PEM, at the cathode side, oxygen (O2) is split up and meets up with the protons and electrons. The protons and electrons together form hydrogen (H2), which bonds to the oxygen, resulting in water (H2O).

Toepassingen

Waterstof heeft een relatief hoge energiedichtheid en kan goed worden getankt, vervoerd en opgeslagen. Dit maakt waterstof-brandstoftechnologie met name geschikt voor toepassingen met een hoge continue energiebehoefte en lange operationele inzetbaarheid. Bij batterijen schalen de kosten lineair met de vereiste opslagcapaciteit. Twee keer zo veel energie opslaan vereist twee keer zo veel batterijen en vereist dus een twee keer zo grote investering. In waterstof-elektrische systemen hoeft alleen de hoeveelheid waterstoftanks te worden verdubbelt, de brandstofcel blijft hetzelfde. Hoe groter de vereiste capaciteit, hoe aantrekkelijker zo de keuze wordt voor een waterstofsysteem. Daarnaast hebben deze toepassingen baat bij de snelle tankmogelijkheden die waterstof biedt.

Schematic overview of a hydrogen power train.

Hybrid set-up

Om onze klanten een optimale emissievrije aandrijflijn te bieden, ontwikkelen we op maat gemaakte hybride brandstofcelsystemen. Hierbij wordt waterstof brandstofceltechnologie gecombineerd met een kleine batterij die optimaal is afgestemd op de applicatie. Onze kerncompetenties zijn de (economische) configuratie, integratie en operationele aansturing van deze klantspecifieke systemen.

Het resultaat is een uniek ontworpen hybride brandstofcelsysteem, waarin het beste van waterstof- en batterijtechnologie wordt gecombineerd. Korte tanktijden en lange autonome operaties met hoge energiebehoeften zijn nu mogelijk, terwijl een vermogenspiek zonder vertraging kan worden beantwoord. Dit systeem wordt geoptimaliseerd naar een minimale Total Cost of Ownership, maar met een hoogstaande kwaliteit.

Fuel cell systems by zepp

Using the skillset and experience embedded in our team, we develop semi-custom hydrogen fuel cell modules based on our fuel cell technology platform. We have experience with developing systems for applications on the road, water, or in aviation. We have developed engineering solutions and control algorithms that increase system efficiency and minimize the total cost of ownership for the operator.

Our fuel cell systems are designed around PEM-stacks and can be considered plug & play modules. They are all in one packages, with integrated control systems, energy management systems, thermal control and a DCDC converter that can deliver directly to a battery of choice. 

Wij ontwikkelen onze modules en software inhouse. Na de proof of concept en/of prototype fase zorgen wij voor serieproductie en integratie van het resulterende brandstofcelsysteem.

Hydrogen fuel cell module with integrated subsystems. Integrated systems include a fuel cell, smart fuel cell control, air + hydrogen + cooling + HV subsystems, EMS, thermal management and hydrogen storage management.