氫為火箭提供燃料,但是日常生活的能量又如何呢?

氫為火箭提供燃料,但是日常生活的能量又如何呢? 美國宇航局已經使用氫氣作為燃料發射了所有的航天飛機任務。 美國航空航天局, CC BY

你看過 航天飛機發射? 用來推動這些巨大結構脫離地球引力的燃料是 .

氫還具有潛力,可以作為我們日常活動的能源–駕駛,給房屋供暖,甚至更多。

本月聯邦聯盟政府 公開諮詢 國家氫戰略。 工黨還承諾 預留資金 產生乾淨的氫氣。 2018年XNUMX月的COAG能源部長會議指出 大力支持氫經濟.

但是,澳大利亞是否準備好為住宅,商業,工業和交通運輸領域探索這種競爭性的低碳能源替代方案?

評估我們對氫經濟的準備程度有兩個關鍵方面:技術進步(我們實際上能做到嗎?)和社會接受度(我們會使用它嗎?)。

技術足夠成熟嗎?

氫經濟循環包括三個關鍵步驟:

  • 制氫
  • 氫的儲存和輸送
  • 氫消耗–將氫的化學能轉化為其他形式的能量。

氫氣生產

為了使氫成為未來的主要燃料,電解水可能是最好的生產方法。 在此過程中,電被用來 分解水分子 生成氫氣(H XNUMX)和氧氣(O XNUMX)。

這項技術成為 商業上可行的 當可再生能源(例如, 太陽能和風能。 隨著生產技術的提高,成本可能在不久的將來進一步下降。

氫是如何產生和用作能源的。

氫的儲存和輸送

有效的儲存和輸送對於安全有效地處理大量氫氣至關重要。

因為氫非常輕,所以氫通常按高壓壓縮,或者液化並儲存在極低的-253℃溫度下。 採取這些步驟需要額外的能源投資,因此效率最多下降40%。 但是,目前的氫氣存儲和輸送仍然依靠壓縮和液化這兩項技術,因為它們已經由完善的基礎架構和經驗所證明和支持。

正在探索的另一個選擇(但需要進一步開發)是將氫與其他元素結合,然後在需要使用時將其釋放。

當前,大多數氫燃料電池汽車使用碳纖維增強罐來存儲高度壓縮的氫氣。 坦克的成本將需要降低,以使這種選擇更加經濟(目前 每台超過幾千美元).

以氫為燃料

將氫中的化學能轉化為可用能(電能或熱能)的主要方法有兩種。 這兩種方法都產生水作為副產物。

使用氫的一種原始而直接的方法是燃燒氫以產生熱量,就像在家裡用天然氣做飯和取暖一樣。

A 計劃在南澳大利亞進行審判 旨在利用可再生電力產生氫氣,然後將其註入當地的天然氣分銷網絡。 這種“混合”氣體的方式可以避免建設昂貴的運輸基礎設施的成本,但會產生與現有管道改造相關的支出。 需要對此活動進行廣泛的研究和測試。

當用於氫燃料電池時,氫與氧反應會產生能量。 這是NASA和其他運營商在太空飛行中以及汽車製造商在氫燃料電池汽車中使用的技術。 這是目前最先進的氫氣使用方法。

調高此氫燃料發射的聲音。

它有效,但是我們會接受嗎?

安全考慮

作為燃料,氫具有某些特性,使其比當今更常用的燃料(例如柴油和汽油)更安全地使用。

氫是無毒的。 它也比空氣輕得多,在有洩漏的情況下可以迅速擴散。 這與柴油和汽油洩漏情況下可燃性氣體的積聚形成對比,後者可能引起爆炸。

但是,氫確實在空氣中容易燃燒,並且比汽油或天然氣更容易點燃。 這就是為什麼氫能汽車具有如此堅固的碳纖維儲罐-防止洩漏的原因。

在商業環境中使用氫作為燃料的地方,已經建立了嚴格的法規和有效措施來防止和檢測洩漏以及排放氫。 氫燃料的家庭應用也將需要解決這個問題。

對環境的影響

從環境角度來看,氫經濟中的理想循環包括:

  • 通過電解分解水製氫
  • 氫通過與燃料電池中的氧氣反應而消耗氫,產生副產物水。

如果電解用電來自可再生能源,則整個價值鏈對環境的影響最小,並且是可持續的。

向氫能經濟靠攏

來自可再生能源的廉價電力是在澳大利亞實現大規模電解制氫的關鍵。 國際上已經很清楚了-例如,在 德國和德克薩斯州 –可再生氫在利基應用中具有成本競爭力,儘管尚未達到工業規模供應。

需要在成本和效率方面改進用於存儲和輸送的技術,並且氫燃料電池的製造需要進步。

氫是理想的能源,因為它可以大量生產並可以長時間存儲而不會損失容量。 因為它很輕,所以 一種經濟的能源運輸方式 由遠距離(包括跨大洋)的可再生能源生產。

氫燃料以先進技術為基礎,在政府的大力支持下以及許多跨國能源和汽車公司的承諾下,以清潔,可持續的方式將可再生能源與最終用戶聯繫起來。

讓我們看看氫是否會釋放出來。談話

關於作者

黃振國,高級講師, 悉尼科技大學

本文重新發表 談話 根據知識共享許可。 閱讀 原創文章.

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