研究提供了克服氢能障碍的计划

2021-07-09 16:32:07
导读 美国希望氢能在未来的低碳经济中发挥重要作用,但需要解决有关运输、储存和成本的基本问题,以便将氢气整合到国家现有的基础设施中,根据初

美国希望氢能在未来的低碳经济中发挥重要作用,但需要解决有关运输、储存和成本的基本问题,以便将氢气整合到国家现有的基础设施中,根据初步在德克萨斯大学奥斯汀分校的一项新研究项目中学习。

那是因为尽管氢气燃烧时不含碳,但它每单位体积只能提供天然气约三分之一的能量。这意味着美国将需要制造和储存更多用于供暖、运输、发电和工业用途的石油。

该研究为解决这些问题提供了一个框架,提出了用氢替代 10% 的国家天然气供应作为合理的第一目标的初步目标。基于 2019 年的排放量,这一举措可以将美国的温室气体排放量减少 3.2%,并有助于实现能源部在美国实现低碳经济的目标

主要作者、经济局能源副主任马克舒斯特说,该分析考虑了扩大氢的使用需要什么,包括将氢整合到该国的天然气系统中,这可能是世界上最强大的系统。 UT 杰克逊地球科学学院的地质学。

“我们知道如何运输天然气。我们在这方面非常有经验,特别是在美国,所以这是有道理的,”他说。“氢气有一整套潜在用途,但这需要一些工作和研究,我认为这可能需要一些有针对性的激励措施。”

该论文由该局的科学家和经济学家撰写,发表在《石油与天然气杂志》上。能源部长詹妮弗·格兰霍姆 (Jennifer M. Granholm) 宣布了在十年内将清洁氢气的成本从每公斤 5 美元降至每公斤 1 美元的目标。

研究合著者、首席经济学家宁林表示,要实现能源部的目标,氢项目必须迅速成为现实。

“有很多研究正在进行,但没有足够的示范,”她说。“为了实现将氢气作为我们当前能源系统中一个具有竞争力的成本的有意义的部门的目标,我们需要在未来五年扩大试点测试能力和强有力的成本降低证据方面取得实质性进展。”

林补充说,建立必要的基础设施将研发项目推向市场至少需要五到六年的时间。

氢作为燃料很有希望,因为它在燃烧时不含碳,并且可以无限期地储存。舒斯特说,为了对国家的温室气体排放产生真正的影响,它可能需要用于发电。该研究指出,欧洲的试点项目已显示出可喜的结果,在气体供应中使用 10% 的氢气混合物用于发电和供暖。

但是有很多复杂的因素。氢气携带的能量仅为天然气的三分之一左右,因此需要更多的存储空间。此外,目前 98% 的氢气是由天然气生产的,1% 的氢气是通过电解制成的,电解是一种利用电力将水分解成氢气和氧气的过程。这意味着可以从太阳能、风能或其他低碳来源生产氢气,但目前该技术价格昂贵且无法大规模使用。

初步工作和拟议的研究计划为这些障碍提供了潜在的解决方案。研究人员表示,氢气可以严重依赖于地质储存,而不是储罐或电池,将气体储存在合适的地下地层中,并通过管道输送。该国目前有三个这样的地质储存地点用于储存氢气,还有更多用于天然气。UT 团队确定了全国其他潜在的存储区域。

为了帮助弥合差距,直到电解技术能够迎头赶上,该研究建议使用具有碳捕获技术的天然气来提高氢气产量,该技术通过将碳输送到地下进入地质构造来将碳排除在大气之外。

“我们现在可以利用天然气,如果你准备好推进碳捕获和储存,并让电解和相关技术有机会迎头赶上并变得更加经济可行,”舒斯特说。

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