我將解釋氫將如何進行脫碳



我將解釋氫將如何進行脫碳

盧卡·隆戈(Luca Longo)對氫及其周圍環境的深入研究

甚至冠狀病毒都沒有做到。在世界範圍內,所有生產活動的急劇放緩以及大流行所導致的運輸手段的停止對經濟和我們的生活造成了巨大破壞,但是-不幸的是-封鎖對改變氣候的排放的影響是最小和瞬時狀態。

實際上,早在2020年7月初,美國國家海洋和大氣管理局斯克里普斯海洋學研究所都測量了大氣中CO 2濃度的新記錄值。

失望之後,我們可以安慰自己,因為至少已經毫無疑問地證明了全球變暖的解決方案不能只是使整個地球停頓,這一點已經得到證實。

為了實現《巴黎協定》設定的脫碳目標,我們需要進行真正的能源轉型。這將要求迅速發展可再生能源,並從煤開始同樣迅速地放棄礦物燃料。特別是,決定性的一步將是使如今使用化石燃料運行的機器,發動機和工廠逐步實現電氣化。電力將不必須來自燃燒化石的熱電廠-否則我們將重返頂端-而是必須來自可再生能源,首先是太陽和風。

然而,不幸的是,國際可再生能源機構估計,到2050年,一半以上的消費將來自無法電氣化的部門。

此外,有必要解決如何平衡可再生能源的間歇性問題(晚上太陽能電池板不工作,並且在沒有風力的情況下風力渦輪機停止運轉)與能源需求的可變性之間的平衡。

實際上,與燃料不同,電力是無法保存的:電力必須在產生的那一刻就使用,否則會永遠丟失。平衡賬單並允許我們在可用時存儲綠色能源,然後在需要時使用它的一種解決方案是電池:將電能存儲在電池中存在的分子與金屬之間的鍵中,從而將電能轉化為化學能,然後逆轉反應,並在需要時將其轉化為電能。不幸的是,電池有許多缺點:它們經常使用稀有金屬,價格昂貴且難以找到,它們污染了生產和處置,它們​​笨重並且不適合在所有移動設備中使用。

氫(對朋友來說是H 2 )可以是幫助我們克服這一挑戰的分子:它是氣體形式的出色能量載體。實際上,每公斤H 2能夠產生142 MJ的能量,而天然氣為56 MJ,汽油,柴油或煤油為45-46,煤炭為30-32,木材為16。即使它是氣體,其密度也比流體或固體燃料低,但可以很容易地沿天然氣管道運輸。

此外,氫是整個宇宙中最豐富的元素:太陽和銀河系本身由四分之三的氫組成。但是H 2的王牌在於它不會產生CO 2排放或其他污染物!

在地球上,氫只有一個大問題:即使我們星球表面上有整個海洋,所有這些氫都是以氧化形式被發現的:它被稱為……水。

為了將其用作能量載體,我們需要在電解槽中向水中供電:該設備通過分解非常穩定的水分子將電能轉化為化學鍵能,從而將其轉化為氫分子,氧氣,兩者都非常活潑。如果隨後使電解槽反向運行,它將變成燃料電池,通過消耗反應性分子H 2和O 2來產生穩定的H 2 O分子,從而將化學能轉換回電能。

為此,我們必須將氫視為能量運輸和存儲的媒介,而不是能源—除非我們可以直接將其獲取在已經處於非氧化態的太陽上;但是距離很遠,而且……肯定很熱。

但是回到地球:在太陽能電池板或風力發電場中,當我們生產的能源超過需求時,我們可以將多餘的電能轉移到由水驅動的電解槽中。我們可以在大氣中使用或釋放氧氣,並通過在氣缸中壓縮氫氣來存儲氫氣。相反,當能源需求超過我們的可再生生產能力時,我們可以反向運行電解槽,並將化學能轉化回電能。

除了使用它來穩定電網(通過存儲可再生能源產生的多餘能量而不是浪費它)或作為汽車,卡車甚至整個船舶的燃料外,氫還可以為需要大量能源的工業流程提供動力,例如鋼鐵廠或矽行業,使這些產品更加環保。

氫的另一個積極方面是轉換效率:目前用於氫燃料汽車的燃料電池已經達到60%的效率,而對於汽油發動機來說只有20%。即使是現代化的燃煤熱電廠也能達到45%的效率。但在到達用戶之前,電力線會損失10%。

對於所有這些積極方面,都有一個消極方面:與其他傳統技術相比,目前氫氣的成本太高。但是我們也有個好消息。

在2000年,通過燃燒石油來生產一定量的能源,其成本比使用可再生能源產生的氫獲得能源的成本低40倍。在2010年,該比例下降到只有10,而如今H 2綠色能源的成本僅是化石能源的兩倍。

國際能源機構預測,由於產量增加,但最重要的是,由於可再生技術和製氫技術的改進,H 2的價格已經在2030年下降了30%。

然後進行研究和開發,直到我們可以將一塊Sole放在罐子里以便隨時使用。

(文章摘要已在eni.com發布)


這是在 Sat, 03 Oct 2020 06:17:24 +0000 在 https://www.startmag.it/energia/idrogeno-decarbonizzazione/ 的報紙 “Scenari Economici” 上發表的文章的翻譯。