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未来氢气应该在那里生产？

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瑞士保罗谢勒研究所(Paul Scherrer Institute，PSI)的研究职员剖析了天下上哪些地区生产氢气最具本钱效益，以便建设基于这种替换能源载体而不是基于化石燃料的替换能源经济。他们的发明之一是，简朴地用电力和氢气取代化石燃料并不可竣事温室气体的排放。这项研究今天揭晓在《自然通讯》杂志上。

瑞士的目的是到2050年实现天气中和。这意味着从今年最先，为了减缓天气转变，不应向大气中排放任何净增添的温室气体。运输、工业和家庭的电气化，同时转向水力发电、风能和太阳能等可再生电力，是实现这一目的的要害组成部分之一。然而，电力并不可作为一种能源在任何地方使用——关于特定的应用，它的能量存储密度是不敷的。当需要知足更高的需求时，氢就会自告奋勇。例如，航空、农业和钢铁工业代表的应用可以通过大宗使用氢来镌汰对天气的影响——有时进一步转化为肥料或合成碳氢化合物。

由主要作者汤姆·特洛(Tom Terlouw)和来自PSI能源系统剖析实验室的项目认真人克里斯蒂安·鲍埃尔(Christian Bauer)向导的研究职员网络了地理和经济数据和展望，以形貌四种差别情景下氢经济的生长。凭证差别的情景，他们展望，到2050年，对氢的需求将在每年1.11至6.14亿吨之间。在第一种情形下，天下继续一切照旧，仍然依赖化石燃料。在第四种也是最乐观的情形下，接纳严酷的天气�；げ椒�，能够实现1.5摄氏度的目的。现在，全天下每年约莫生产9000万吨氢气。

氢可以通过种种要领爆发。蒸汽甲烷重整是现在的主要要领，该要领是在高压和高温条件下从自然气、石油或煤(即化石燃料)中提取甲烷元素。更为乐观的设想是，PEM电解槽将越来越多地被使用。这些装置使用电和聚合物电解质膜将水剖析成氢和氧。若是只使用来自可再生能源的绿色电力，这个历程可以在没有化石燃料的情形下运行。它爆发的温室气体比蒸汽甲烷重整少90%。

然而，焦点问题是天下上哪些地区应该使用这种手艺生产氢气。

汤姆·特洛说：“我们主要接纳经济标准来权衡�；痪浠八�，我们关注的是那里的生产本钱最低。”两个因素被证实是决议性的：电解所需的绿色电力的重大需求，在那里能够获得最有用的知足——多亏了富厚的替换能源，如风能和太阳能？以及那里有足够的合适土地来建设须要的生产设施？

例如，加拿大的大部分地区被证实是未来氢气生产的最佳地区之一。

特洛说：“这里有许多风很大的逍遥，因此很是适合装置风力涡轮机。”

“最主要的是，周围有富足的水，政治时势稳固——只管我们在研究中没有详细思量这两个标准。虽然，电解用水的可用性也起着作用，尚有一个问题是，有关国家是否可以可靠地从该国入口氢气。”

撇开这些标准不谈，美国中部、澳大利亚部分地区、撒哈拉沙漠、中国北部和欧洲西北部也提供了优异的条件。要么是由于这里有富足的太阳能，要么是由于这里有大宗的风能和逍遥，可以制作风力涡轮机和氢气工厂。中欧工业化国家，如瑞士或德国，不太适合生产氢气，由于险些没有土地可用于风力涡轮机，并且太阳辐射水平相对较低。其他生齿浓密的地区和国家，如日本、美国和中国的大片沿海地区，只能以相对较高的本钱生产氢气。

特洛总结道：“我们已经发明，氢需求高的地区和能够高效生产氢的地区之间保存一定的差别。”

氢经济必需通过全球商业来战胜这种差别，但这需要特另外能源——以及政治相助。最终，能源需求的增添是由于氢通常以化合物的形式运输，例如以氨或甲醇的形式。纯气体的体积太大，而更紧凑的液体形式需要大宗冷却。

该研究还关注了潜在氢经济的其他情形副作用，这些副作用往往被公众所忽视。

　　特洛说：“首先，主要的是要强调，纵然是一个正常运转的氢经济，也会继续爆发剩余的温室气体排放。”

　　该研究以为，这些剩余排放量每年靠近10亿吨二氧化碳当量。现在的总排放量约为400亿吨。

　　克里斯蒂安·鲍埃尔证实：“将天气影响降至零是不可能的。”

这主要是由于氢气的生产和分派自己与排放有关。一方面，预计有2.5%的氢气通过走漏释放到大气中，氢气自己通过增进甲烷和臭氧等强效温室气体的形成而间接地施展温室气体的作用。另一方面，电解系统体现出所谓的隐含排放，它爆发在所需质料的生产和运输历程中，纵然终端系统使用绿色电力。“氢经济中使用的许多系统和机械都是在可预见的未来主要依赖化石燃料的国家制造的，”特洛报告说。“例如，现在大大都太阳能电池板来自中国，而中国的大宗电力仍由燃煤发电站生产。”

任何真正想要实现天气中和的人都需要通过从大气中捕获和去除等量的二氧化碳来赔偿这些剩余排放。直接空气捕获等手艺可以用于这一目的，其中特殊装备可以从空气中去除二氧化碳�；蛘咧匦略炝�，即莳植更多的树木，从空气中吸收一定量的碳。

凭证特洛和鲍埃尔的说法，除了对天气的影响之外，氢经济的其他情形影响也需要思量在内。这些机械和系统使用的一系列质料要么对情形自己有害，要么其生产对情形有害。例如，风力涡轮机含有基于稀土的永磁体，这种金属的开采不切合欧洲的情形标准。PEM电解中使用的催化剂是铱，这种金属被以为是有问题的，由于它太有数了。而生产氢气所需的大宗土地和水也可能组成一个负面的情形因素。

参考泉源：全球亚星会员登录网、新能源网综合

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