您的位置：首页 >宏观经济 >

如果没有化石燃料，商业氢气有可能吗？

时间：2022-04-05 16:16:48 来源：

在上一篇文章中，我分析了由化石燃料生产氢的碳足迹。这就是目前全球超过95％的氢气产生的方式。概括地说，蒸汽甲烷重整器（SMR）中天然气产生的氢气的碳足迹要比直接燃烧天然气高。

我计算出的碳足迹是每千瓦时制氢产生280克二氧化碳排放量。以质量计，每生产一千克氢气排放9.3千克二氧化碳。

但是，从理论上讲，可以从该过程中捕获二氧化碳并使用或封存它。通常出于经济原因不这样做，但是有可能。

但这也引出了一个问题，即是否存在环境上更好的制氢途径。从历史上看，SMR路线是最经济的途径，但存在一些潜在的途径，其碳排放量较低。

电解氢

蒸汽重整中未产生的大部分氢是通过电解水产生的。当电流通过水时，反应可以表示为：

2 H2O rarr O2 + 2 H2

然后，当氢在燃料电池中燃烧或反应时，它与氧气结合并再次变成水。

但是，热力学定律要求将水分解成氢和氧的能量总是比从氢中获得的能量更多。

那么，为什么您会花费更多的能量来生产氢气，而不是使用它所能获得的能量？

在几种情况下，这可能是有道理的。

通缉：便宜的电

在过去的十年中，可再生能源发展迅速。在某些地方，它会产生间歇性的过剩功率周期。例如，加利福尼亚创造了如此多的太阳能，以至于有时支付亚利桑那州多余的电力要比大大减少电力便宜。在像德国这样的欧洲国家中也看到了这种情况，并且随着电网中增加了更多可再生能源，这种情况的频率可能会增加。

根据间歇性的程度，负价电力将是生产氢气的理想电源。一个月只生产两次氢气可能不经济，但是随着向电网中添加更多可再生能源，有时产生过多电力的潜力将会增加。通过电解产生的氢并储存起来供以后使用（基本上起着电池的作用）可能是一种有助于平滑间歇性的好方法。

但是电解产生的氢气不需要价格低廉的电源就可以经济。仅要求电输入的值小于氢输出的值。这就是为什么今天有些公司将两个BTU的天然气转换为一个BTU的液体燃料的原因。单个BTU的液体燃料比两个BTU的天然气更有价值。

如果目标是减少碳足迹，则电力输入应为低碳。如果价格不太高，那就意味着可再生能源或核能。

付诸实践

这不只是理论上的。我曾经去过夏威夷的一个能源实验室，实际上是在做的。该实验室每天生产12公斤氢气，其中的能源含量约为12加仑汽油。那不是商业规模，但是证明了可行性。当然，随着规模的扩大和太阳能价格的降低，经济学也应有所改善。

美国能源部（DOE）正在探索核到氢的路线，美国能源部已经选择了三座核电厂开始将氢用于商业用途。这些工厂之一将生产氢气用于运输，一工厂将生产氢气用于电网平衡，另一工厂将生产氢气用于存储。

美国能源部还资助使用高温核系统的高温蒸汽电解（HTSE）工作。该过程使用集成电解系统中核能产生的电和热。在2018年，美国能源部资助了三个试图推进这项技术的项目。国际原子能机构（IAEA）估计，电输入量可能比常规电解电输入少约35％。

碳足迹

电解的碳足迹将在很大程度上取决于电力来源。当该电是低碳来源时，随后的碳足迹相对较低。

对于基于太阳能的碱性电解，每产生一千克氢气，碳足迹估计为2.0到2.3千克二氧化碳。对于基于太阳能的高温蒸汽电解（HTSE），估计每千克产生的氢气可低至1.0千克二氧化碳。

同一消息来源估计，一些基于核的过程和基于风的电解具有更低的碳足迹。

结论

世界上大多数氢生产的碳足迹都相对较高。但是，使用过量的间歇性电力或仅使用价格低廉的低碳电力就可以以较低的速率生产氢气。目前的估计是，这些途径的碳足迹比目前世界上大部分氢气的SMR工艺低80-90％。

罗伯特·拉皮尔（Robert Rapier）


郑重声明：文章仅代表原作者观点，不代表本站立场；如有侵权、违规，可直接反馈本站，我们将会作修改或删除处理。
相关阅读
猜你喜欢
Copyright © 2005-2021 环球能源网 All Rights Reserved 版权所有