氢为火箭提供燃料,但是日常生活的能量又如何呢?

氢为火箭提供燃料,但是日常生活的能量又如何呢? 美国宇航局已经使用氢气作为燃料发射了所有的航天飞机任务。 美国航空航天局, CC BY

你看过 航天飞机发射? 用来推动这些巨大结构脱离地球引力的燃料是 加氢.

氢还具有潜力,可以作为我们日常活动的能源–驾驶,给房屋供暖,甚至更多。

本月联邦联盟政府 公开咨询 国家氢战略。 工党还承诺 预留资金 产生干净的氢气。 2018年XNUMX月的COAG能源部长会议指出 大力支持氢经济.

但是,澳大利亚是否准备好为住宅,商业,工业和交通运输领域探索这种竞争性的低碳能源替代方案?

评估我们对氢经济的准备程度有两个关键方面-技术进步(我们实际上能做到吗?)和社会接受度(我们会使用它吗?)。

技术足够成熟吗?

氢经济循环包括三个关键步骤:

  • 制氢
  • 氢的储存和输送
  • 氢消耗–将氢的化学能转化为其他形式的能量。

氢气生产

为了使氢成为未来的主要燃料,电解水可能是最好的生产方法。 在此过程中,电被用来 分解水分子 生成氢气(H XNUMX)和氧气(O XNUMX)。

这项技术成为 商业上可行的 当可再生能源(例如, 太阳能和风能。 随着生产技术的提高,成本可能在不久的将来进一步下降。

氢是如何产生和用作能源的。

氢的储存和输送

有效的储存和输送对于安全有效地处理大量氢气至关重要。

因为氢非常轻,所以氢通常按高压压缩,或者液化并储存在极低的-253℃温度下。 采取这些步骤需要额外的能源投资,因此效率最多下降40%。 但是,目前的氢气存储和输送仍然依靠压缩和液化这两项技术,因为它们已经由完善的基础架构和经验所证明和支持。

正在探索的另一个选择(但需要进一步开发)是将氢与其他元素结合,然后在需要使用时将其释放。

当前,大多数氢燃料电池汽车使用碳纤维增强罐来存储高度压缩的氢气。 坦克的成本将需要降低,以使这种选择更加经济(目前 每台超过几千美元).

以氢为燃料

将氢中的化学能转换为可用能(电能或热能)的主要方法有两种。 这两种方法都产生水作为副产物。

使用氢的一种原始而直接的方法是燃烧氢以产生热量,就像在家里用天然气做饭和取暖一样。

A 计划在南澳大利亚进行审判 旨在利用可再生电力产生氢气,然后将其注入当地的天然气分销网络。 这种“混合”气体的方式可以避免建设昂贵的运输基础设施的成本,但会产生与现有管道改造相关的支出。 需要对此活动进行广泛的研究和测试。

当用于氢燃料电池时,氢与氧反应会产生能量。 这是NASA和其他运营商在太空飞行中以及汽车制造商在氢燃料电池汽车中使用的技术。 这是目前最先进的氢气使用方法。

调高此氢燃料发射的声音。

它有效,但是我们会接受吗?

安全考虑

作为燃料,氢具有一些特性,使其比当今更常用的燃料(如柴油和汽油)更安全地使用。

氢是无毒的。 它也比空气轻得多,在有泄漏的情况下可以迅速扩散。 这与柴油和汽油泄漏情况下可燃性气体的积聚形成对比,后者可能引起爆炸。

但是,氢确实在空气中容易燃烧,并且比汽油或天然气更容易点燃。 这就是为什么氢能汽车具有如此坚固的碳纤维储罐-防止泄漏的原因。

在商业环境中使用氢气作为燃料的地方,已经建立了严格的法规和有效措施来防止和检测泄漏以及排放氢气。 氢燃料的家庭应用也将需要解决这个问题。

对环境的影响

从环境角度来看,氢经济中的理想循环包括:

  • 通过电解分解水制氢
  • 氢通过与燃料电池中的氧气反应而消耗氢,产生副产物水。

如果电解用电来自可再生能源,则整个价值链对环境的影响最小,并且是可持续的。

向氢能经济靠拢

来自可再生能源的廉价电力是在澳大利亚实现大规模电解制氢的关键。 国际上已经很清楚了-例如,在 德国和德克萨斯州 –可再生氢在利基应用中具有成本竞争力,尽管尚未达到工业规模供应。

需要在成本和效率方面改进用于存储和输送的技术,并且氢燃料电池的制造需要进步。

氢是理想的能源,因为它可以大量生产并可以长时间存储而不会损失容量。 因为它很轻,所以 一种经济的能源运输方式 由远距离(包括跨大洋)的可再生能源生产。

氢燃料以先进技术为基础,在政府的大力支持下以及许多跨国能源和汽车公司的承诺下,以清洁,可持续的方式将可再生能源与最终用户联系起来。

让我们看看氢是否会释放出来。谈话

关于作者

黄振国,高级讲师, 悉尼科技大学

本文重新发表 谈话 根据知识共享许可。 阅读 原创文章.

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