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 化石燃料的使用會(huì)給大氣帶來嚴(yán)重的污染，于是尋找一種可以替代化石燃料的清潔能源，成為了各個(gè)國家的共識。

氫能，作為一種能量密度與質(zhì)量比較高的新能源，具有源頭制備資源豐富、燃燒熱值高、燃燒產(chǎn)物清潔等優(yōu)勢。如果將氫能作為化石燃料的替代物，不僅可以降低溫室氣體(Green House Gas, GHG)對大氣造成的危害，還對全球能源可再生資源的保護(hù)具有很大益處。

譬如，運(yùn)輸和采礦、電網(wǎng)安全以及天然氣網(wǎng)絡(luò)等多領(lǐng)域中，氫能的應(yīng)用非常廣泛。除此之外，可以為重工業(yè)領(lǐng)域提供原料以減少溫室氣體排放，氫能在其他工業(yè)領(lǐng)域，應(yīng)用的機(jī)會(huì)也很多。


從中國目前的市場情況來看，相關(guān)部門對氫能高度重視，成果落地的喜訊也不斷。

近日，海南省首座“新能源加氫示范站”?？?a href="http://studentannounce.com/news/search.php?kw=%B9%E2%B7%FC" target="_blank">光伏制氫及高壓加氫一體站落成。

據(jù)央視新聞消息，“該站水電解制氫產(chǎn)能為每小時(shí)50標(biāo)方，每天可生產(chǎn)約107千克綠氫。外接氫氣管束車加注能力可達(dá)250千克/天，后續(xù)加注能力可擴(kuò)至500千克/天，滿足每天100臺氫燃料電池乘用車的高壓加注需求。”

與化石燃料相比，盡管氫能在許多方面有獨(dú)特優(yōu)勢，但是在實(shí)際落地的過程卻面臨著諸多挑戰(zhàn)。比如，制備氫氣所消耗的電力成本巨大、氫氣穩(wěn)定性較差導(dǎo)致其儲存和運(yùn)輸比較困難，這些因素使氫燃料在應(yīng)用中存在不確定性及潛在風(fēng)險(xiǎn)。

以氫氣的儲存和運(yùn)輸為例，與汽油的狀態(tài)不同，氫氣通常情況下呈氣態(tài)，并且所占體積比較大，在存儲時(shí)要將氫氣壓縮，被壓縮之后的氫氣遠(yuǎn)比同體積汽油的能量低。

另外，氫氣運(yùn)輸對管線要求非常嚴(yán)格，價(jià)格大約是天然氣管線的三倍，氫脆化使得外泄風(fēng)險(xiǎn)增加。

從經(jīng)濟(jì)適用的角度來看，在電動(dòng)汽車等特殊領(lǐng)域中，電能的使用反而比氫能更經(jīng)濟(jì)。世界各國如果想解決氫能在經(jīng)濟(jì)性層面的難點(diǎn)，非常有必要詳細(xì)地對綠色氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，所遇到的氫氣制備環(huán)節(jié)進(jìn)行評估。

科學(xué)家對氫氣進(jìn)行了生命周期評估和凈能量分析

莫納什大學(xué)(Monash)機(jī)械與航空航天工程系項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合伍德賽德能源公司，針對氫氣規(guī)?；苽涑绦騼裟芰科胶庖约皽厥覛怏w排放性能進(jìn)行了系統(tǒng)評估，這次聯(lián)合研究的主題聚焦于“澳大利亞制備的氫能，出口到世界各國是否可行”。

莫納什大學(xué)機(jī)械與航空航天工程系項(xiàng)目研究員格雷厄姆·帕爾默(Graham Palmer)表示，“了解清楚氫氣作為化石燃料的替代能源對大氣環(huán)境的影響，對緩解未來氣候污染至關(guān)重要。”

因此，該團(tuán)隊(duì)對電網(wǎng)及備用電池、太陽能在整個(gè)生產(chǎn)、使用、報(bào)廢過程中的制氫量進(jìn)行了評估，同時(shí)也做了靈敏度分析。


他們觀察到，最重要的靈敏度源于電解槽調(diào)節(jié)，以及用存儲或電網(wǎng)電力緩沖太陽能電力的相應(yīng)需求。在基線情況下，二氧化碳等溫室氣體的排放量約是目前主導(dǎo)的氫氣生產(chǎn)，蒸汽甲烷轉(zhuǎn)化(Steam Methane Reforming, SMR)過程的四分之一。

更值得關(guān)注的是，在正常預(yù)期的條件下，通過敏感性分析發(fā)現(xiàn)，溫室氣體排放量可能與蒸汽甲烷轉(zhuǎn)化量相當(dāng)，這預(yù)示著氫能時(shí)代將來臨。

科學(xué)家將進(jìn)一步開發(fā)環(huán)境影響和能源評估工具

為了配合監(jiān)管要求，伍德賽德能源公司做了生命周期評估，而且建議利益相關(guān)者了解企業(yè)經(jīng)營生命周期的影響。

不過，生命周期評估數(shù)據(jù)庫通常欠缺技術(shù)開發(fā)相關(guān)的數(shù)據(jù)，目前這種情況，在沒有技術(shù)路徑的多個(gè)能源細(xì)分領(lǐng)域中十分普遍。

伍德賽德氣候高級副總裁湯姆·里茲迪爾·史密斯(Tom Ridsdill Smith)表示：“每一種制備氫氣的方式，成本和排放曲線都不一樣。我們開發(fā)的這個(gè)工具可以嚴(yán)格地評估能源行業(yè)的排放，監(jiān)測經(jīng)濟(jì)效益情況。”

考慮到全球能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的規(guī)模，需要將大氣變暖的溫度保持在1.5攝氏度以下，該團(tuán)隊(duì)要從建造的大規(guī)模能源系統(tǒng)材料中獲得最好的結(jié)果。

關(guān)于氫氣制備效益與燃料使用之間的聯(lián)系是該研究的重中之重，氫氣生產(chǎn)的真實(shí)碳足跡，對于其國際貿(mào)易也備受關(guān)注。

未來，該團(tuán)隊(duì)將計(jì)劃開發(fā)環(huán)境影響和能源評估工具，讓伍德賽德能源公司擁有綠色氫氣大規(guī)模制備的詳細(xì)方案。

原標(biāo)題：科學(xué)家對氫能生產(chǎn)和運(yùn)輸進(jìn)行了可行性評估，預(yù)言氫能時(shí)代將來臨