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电力来源是21世纪能否成为氢世纪的关键——对氢气成为应对气候变化主角的思考

美国著名思想家和环保主义者莱斯特·布朗(Lester Brown)曾表示,可以在美国亚利桑那州的沙漠地区安装风力和太阳能发电设施,并将电力传输到需求地区;当电力需求下降时,利用剩余电力电解水制造氢气并储存。遗憾的是,目前受成本限制,这一想法很难实现。即便是由于风量大且日照时间长,可再生能源的发电成本有所降低,但使用剩余电力运行机器时,电解设备的利用率也较低。换句话说,当使用来源不稳定的可再生能源时,昂贵的电解设备的单位折旧成本会变高,从而导致制氢成本升高。

美国在世界上第一个将氢气用作火箭燃料,然而目前的美国政府逐渐失去了对氢的兴趣,最近美国能源部接连削减与氢技术有关的预算。但是,新任美国总统拜登表示,将在未来四年中花费2万亿美元(约13万亿元)投入基础设施和能源领域等,以应对气候变化。氢燃烧可产生电能,且不会排放二氧化碳,因此地位重要。降低昂贵的电解设备的价格是降低制氢成本的措施之一。如果电解设备的投资得以大幅减少的话,莱斯特·布朗的想法将有望实现。

当前,日本、欧洲和中国等世界主要国家坚信,使用氢能将成为2050年实现温室气体净零排放的关键。同时各国均已经开始研究如何降低制氢成本,并扩大其使用范围。

(图片来自网络)

氢气已成为应对全球变暖的主角

氢气是一种清洁能源,燃烧时只产生水,但直到几年前,仅有位于东亚的日本、中国和韩国关注氢气并将其视作能源,而拥有大量褐煤的澳大利亚为氢气的主要供给国。褐煤由于发热量低,水份大,加上运输成本高且易自燃,所以不能直接出口。煤炭的水分含量越高,就越容易自燃。之前,有一家日本公司从澳大利亚进口大量褐煤样品时,在运输过程中发生过自燃现象。如果将褐煤气化并在当地转化为氢气,并通过液化减少体积的话,则可以将其运输并转化为出口产品。

如今,各国对于氢气的看法大有转变,主要是基于以下原因:包括日本在内,多个国家宣布到2050年实现温室气体净零排放,主要国家普遍认为使用氢气将成为实现这一目标的关键。从全球二氧化碳排放量来看,电力行业占40%以上。通过引入低碳电源,电力部门有望将CO2排放量减少到几乎为零。

运输部门的二氧化碳排放量约占25%,有望通过引入电动汽车将乘用车的排放量减少至零。但是考虑到电池的重量,卡车、内燃机火车、轮船和飞机的电动化将很难实现。工业领域的二氧化碳排放量约占20%,使用煤作为原料和还原剂(例如使用高炉炼铁)的工艺很难实现电动

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