最近的新闻国家战略氢把这个潜在的燃料溶液带回到前台。但是氢是什么，它为什么重要?
根据2021年3月11日的《宇宙简报》，氢将在未来10年加速成为一种燃料来源，但我们需要关注它在哪里被使用。
纽卡斯尔大学(University of Newcastle)化学工程师杰西卡·艾伦(Jessica Allen)和伊迪丝·考恩大学(Edith Cowan University)电气工程师亚当·奥塞兰(Adam Osseiran)讨论了氢在能源工业中的化学作用和未来。
这次会议由澳大利亚皇家学会的首席科学家Alan Duffy主持。
氢的化学
氢是世界上研究得最好的元素之一。在纯形式下，它是一种气体，也是宇宙中最丰富的元素。
纯氢已经在工业上使用了几十年。但目前人们对氢的兴趣主要是作为一种能源能源和电力。氢气可以燃烧产生水蒸气和能源或电力:一种潜在的清洁能源。抓住吗?它也需要能量来制造。
在这种情况下，艾伦将氢描述为“几乎是电池”。所以你通过制造氢气给它充电然后用氢气放电"
生产和碳排放
地球表面并不存在大量的纯氢。“它是宇宙中最丰富的元素，它实际上是无限的……[但]作为气体，我们必须制造它，”奥赛兰说。
制造氢的方法有很多种，排放水平各不相同。目前，氢的生产是碳密集型的。
“主要来自天然气。所以是甲烷，”艾伦说。
“当我们用这种方法制造氢的时候，因为我们一开始有一些碳，所以我们也会制造一些CO2．所以这不是一个低排放的氢气生产途径，除非我们也捕获和储存二氧化碳。另一种制取氢的方法是电解和水分解。同样，我们可以用一种仍然有碳排放的方式来制造它，如果电解的电力来自燃煤电力或电网。或者我们可以用一种绿色的方式，利用太阳能和风能来分解水。”
奥塞梯说，有很多方法可以通过氢气的生产来标记氢气。“我们给它起了名字，给它起了颜色。”
“棕色氢是由煤炭和天然气等化石燃料产生的……灰色氢又是从化石燃料中获得的。”
“蓝色氢气的过程与灰色氢气相似，只是我们捕获了CO2然后把它放到一个够不着的地方，让它离开大气层。”
白色氢气由塑料制成，在此过程中会产生一氧化碳。绿色氢是通过电解水产生的，是唯一真正不含碳的氢。
使用
艾伦说:“一旦我们造出了氢，就可以用它做很多事情。”“如果我们谈论电力和能源，从氢中获得电力的最好方法是将它通过燃料电池。这是最有效的技术。”
“在电解过程中，我们输入电和水，然后得到氢气和氧气。在燃料电池中，我们注入氢气，就能得到电和水。”
尽管它在其他领域也有潜力，但艾伦和奥塞兰都认为，氢燃料最直接的应用是少量使用，比如在汽车上使用燃料电池。
也就是说，氢在各个领域都有应用。艾伦说:“人们很容易把能源想成电能。“但如果你是化学工程师，我们知道有很多不同的制造过程需要能量输入，而不一定是电能输入。”
扩大
“氢如何竞争?”如何扩大规模?这是一场经济演习。
他补充说，因为它是如此丰富，我们不会像其他资源一样耗尽氢。问题不在于它能否生产出来，而在于是否有足够多的工业愿意使用它。
储存和运输
那么，为什么我们还没有开始使用氢呢?保持和移动它是有挑战的。
“氢是一种气体，是一种想要扩散的轻气体。所以它想占据很多空间，”艾伦说。
“计划建造类似液化天然气的氢油轮……这项技术是新的……仍在开发中。”
储存它的技术包括压缩气体，或与氨反应生成液体，“这更容易运输。”事实上，这已经是一种商业航运贸易”。
有解决方案，但它们还没有商业化运作。
环境
除了碳排放，大规模使用氢能还需要考虑环境问题，但奥塞兰和艾伦都相信，这些挑战比目前化石燃料工业带来的环境挑战要小。
根据奥塞兰的说法，燃烧的氢“除了水和一些热量什么也不会产生，因为这是发生任何化学反应时所发生的”。
艾伦说，它产生的水蒸气比化石燃料产生的水蒸气少。“比起我们现在正在做的事情，这更不值得担心。”
如前所述，制造氢通常需要水。但不像提炼原油那么多:事实上，艾伦说提炼原油需要的水是制造氢的“大约10倍”。
还会有其他资源挑战，但没有一个是不可克服的——艾伦强调铂是一种潜在的稀缺性。
“铂是电解和燃料电池的首选催化剂。铂金非常昂贵。”
“铂金的来源确实需要仔细。”
但有一些技术正在开发，以尽量减少所需铂的数量。
未来
下一个十年会发生什么?奥塞兰和艾伦表示，大规模氢燃料的生产仍有很长的路要走，但小规模的生产正在迅速进行。
艾伦说:“也许在这个十年结束的时候，一个家庭就有可能完全实现能源独立，并使用氢气发电。”
尽管规模很小，但可能会产生重大影响。他说:“地缘政治层面也将发生范式转变，因为许多国家将完全独立于化石燃料的供应链。”
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