地球与环境 2022-01-22 10:24

一项新的研究表明,没有一项单一的氢技术应该被优先考虑,氢的生产、分配和使用需要优化。

这项新分析背后的国际研究团队说,氢在帮助实现零碳排放和气候变化目标方面可以发挥重要作用,所有实现这一目标的途径都应该得到仔细的研究、资助和政策支持。

氢可以作为替代燃料用于电力、交通和家庭供暖,以及一系列工业应用,如炼钢。燃烧氢气只产生水蒸气,因此与汽油和天然气等化石燃料相比,它被认为是一种清洁的燃料,而化石燃料会产生包括二氧化碳和甲烷在内的温室气体。

然而,纯氢在自然界中是不存在的,它需要能量才能从水或甲烷等分子中分离出来。氢的分子来源,以及用于提取氢的能源来源,会影响燃料的整体“清洁”程度。

从天然气中生产氢与“碳捕获”技术一起被称为“蓝色”氢。这一过程产生纯氢并捕获二氧化碳,从而阻止后者进入大气并导致全球变暖。当使用可再生能源从水中生产氢时,其结果被称为“绿色”氢。

现在,由伦敦帝国理工学院研究人员领导的一个国际团队评估了氢技术和政策的现状,并提出了最大限度地利用氢的潜力的建议。在他们今天发表在《焦耳》杂志上的分析中,他们建议所有的路径,包括蓝色和绿色,都应该一起探索和推进。

清晰的野心

帝国理工大学环境政策中心首席研究员尼尔·麦克·道尔教授说:“在这个问题上,最肯定没有结果的方法之一是,科学家和技术开发者之间争论哪种方式是最好的,应该被优先考虑——这给决策者留下了这样的印象,即氢气作为一个整体太复杂了,无法支持。”

“相反,我们需要有一个明确的目标:尽快以尽可能低的成本减缓气候变化,使用我们可以使用的所有低碳方法,而不是最大化某种技术的作用。”

蓝色和绿色制氢都有缺点。众所周知,开采和运输蓝色氢的天然气是“泄漏的”,这意味着大量的甲烷会逃逸到大气中。甲烷是比二氧化碳更强的温室气体。

然而,“绿色”制氢需要使用供应不足的稀有金属。此外,使用可再生能源生产氢意味着它不会进入国家能源网络,而在国家能源网络中,它可能更有效地取代化石燃料的使用。

蓝色和绿色氢气的缺点有潜在的解决方案。可以制定法规,将天然气供应链的排放降至最低,并确保在生产氢气时捕获尽可能多的二氧化碳排放。类似地,分解水的过程可以用来减少稀有材料的使用,并且可以优先部署在电网大部分是脱碳的地方。

所有的事情同时发生

这组研究人员说,这是一个强有力的论据,支持不让绿色和蓝色技术相互竞争,而是开发所有的方法,以便政府,以及最终的公众,获得实现净零排放的最快和最便宜的方法。

来自环境政策中心的合著者尼克松·桑尼说:“实现零排放需要一种务实的方法——我们应该立即把所有事情都向前推进。”这包括生产氢的技术,以及它的输送和最终用途——如果我们也没有足够大规模地使用氢的公交车或锅炉,氢在未来将永远不会发挥重要作用。”

来自帝国理工学院化学工程系的合著者Nilay Shah教授说:“氢不应该被认为是一个特定问题的点源解决方案,而是整个净零能源和工业系统的重要组成部分。”

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由Niall Mac Dowell、Nixon Sunny、Nigel Brandon、Howard Herzog、Anthony Y. Ku、Wilfried Maas、Andrea Ramirez、David M. Reiner、Gaurav N. Sant和Nilay Shah合著的《氢经济:一条务实的前进之路》发表在《焦耳》杂志上。