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氫燃料電池迎來黃金時代了嗎?

發布日期:2021-05-20

核心提示:氫燃料電池迎來黃金時代了嗎?

在汽車領域,始終有人堅信“氫是未來的燃料(并且永遠會是)”。外媒稱最近的一系列研究進展表明,我們可能正在接近“氫”這一宇宙中已知最小分子的臨界點。

加速開發用于重型卡車的燃料電池有望促進基礎設施建設,并帶來有助于輕型燃料電池電動汽車(FCEV)普及所需的資金。可再生能源的迅速發展使人們萌生出用氫氣來存儲多余電網電力的需求,目前一種低成本生產綠色氫氣的新穎方法即將問世。


 

美國國家可再生能源實驗室(National Renewable Energy Laboratory)高級研究員、燃料電池組負責人Bryan Pivovar在最近一次討論中向我透露,他的實驗室已經與其他五個國家的實驗室共同在氫能源領域進行合作,研究將20%的氫氣摻入天然氣基礎設施中的情況。據其所述,氫氣可以由太陽能和風能通過電解產生,因此該課題有助于減緩天然氣基礎設施產生的碳足跡。

由于氫的能量密度較低且比甲烷更容易爆炸,Bryan Pivovar一組人還將花費兩年時間評估氫/甲烷混合物的安全性和工作效率。

豐田、現代、戴姆勒和沃爾沃都在生產重型燃料卡車。重型燃料卡車首先應用在各地貨物運輸和港口物資運輸上,長途氫燃料電池卡車的發展會緊隨其后。在預期的百萬英里使用壽命中,一輛長途柴油卡車所需的燃料費用是輕型燃料電池電動汽車(FCEV)購買價格的3倍。對于輕型車輛,燃料成本與車輛購買價格的壽命比接近1:1,由于FCEV效率更高,雖然它的動力總成可能會比柴油發動機昂貴,但其在整個生命周期內仍然具有良好的經濟意義。

加拿大Proton Technologies of Calgary公司此前發現一種技術:將氧氣注入油田可從廢棄的油氣井中提取純氫氣。然后,這些氫氣經過僅允許氫氣進入的過濾器進入生產井并隨后到達地面,該過程把所有的碳都隔離在地下。其機理是首先將液氧從空氣中低溫分離出來,分離之后的氧氣在足夠的壓力下迅速蒸發,并迫使其進入井中,氧氣通過井底儲有的水后溢出。在水/油(或氣)界面,它氧化并產生熱量和蒸汽,從而為氣化、熱解、水熱裂解和水氣轉換反應提供動力。

氫氣是一種無碳燃料,燃燒后不產生二氧化碳(CO2)。Proton的技術能夠以低于0.3美元/千克的預期成本生產清潔的氫氣,其成本遠低于通過蒸汽甲烷重整生產氫氣的2.00-3.00美元/千克,其碳強度也低于使用風能或太陽能通過電解法制氫的強度。

在全球5萬個油田中,超過一半已經枯竭或廢棄。大量油田并不是因為資源枯竭而廢棄,而是因為其開采經濟性達到了極限,其實地表之下還蘊藏著大量石油。比較好的一點是,這些廢棄油田中有許多都靠近人員密集區和能源基礎設施,這在極大程度上簡化了交通運輸。

氫本身作為運輸燃料可能還沒有經濟意義,建立能夠存儲多余綠色能源的氫基礎設施本身也可能沒有意義。但是將它們組合在一起,并利用廢棄的油井網絡來生產清潔、廉價的氫氣,我們就會比以往更加接近未來的燃料。


 
 
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