[科学世界]环保社会的必备条件“氢能”
随着电动车成为主流,“氢燃料汽车”的销量却不振。由此有人提出“氢是不是已经失去了作为未来能源的价值”。但从整个社会层面看,氢绝不是可以放弃的能源载体,它有着巨大的价值。氢在不排放环境污染物的同时,还具有高热值,视应用方式不同,可利用的领域几乎是无穷无尽的。
关于氢,有一点必须了解:氢归根到底是一种需要消耗其他能源来生产的二次能源,即“能源传递介质”。例如用电分解水可以获得氢,但在这个过程中需要电力,也就是要先投入其他能源来制取氢。也可以从天然气中提取氢,不过同样需要天然气作为原料,在转化过程中还要额外投入电力等能源。
因此,常有人认为“氢最终不能算清洁能源”。这种说法有部分正确,也有部分并不准确,从燃煤火力发电厂的例子就能看出来。
如果每家每户都安装小型燃煤自备发电机自行发电,城市环境会怎样?恐怕会因为细颗粒物和烟尘等污染物而几乎无法呼吸。相反,如果建设采用最新技术的大型燃煤火力发电厂,就可以实现高效的环境管理。目前,各类建筑和汽车大量使用石油、液化石油气(LPG)、液化天然气(LNG)、汽油和柴油等化石燃料,如果把这些能源替换为氢,我们的环境将会更加洁净。
当然,前提是必须有效管理发电厂和制氢设施排放的二氧化碳、细颗粒物等各种环境污染物。也就是说,“可以对二氧化碳等环境污染物进行集中统一管理”这一点,可以说就是氢被视为清洁能源的真正原因。
在运输领域,氢的价值依然巨大,尤其适用于卡车等大型运输工具。这项技术已经进入商业化阶段。不久前,国内开发的一款氢燃料卡车在瑞士实现累计行驶里程1000万公里,引发关注。除了汽车之外,将氢应用于船舶的研究也在积极推进。
近来,氢动力飞机的开发竞争也在如火如荼地进行中。建设氢发电站的项目也在推进。由于在制取作为原料的氢时,首先需要投入其他一次能源,从理论上看,有人认为其意义有限。但如果能够利用石油精炼过程中产生的“副产氢”,就能减轻燃煤或燃气发电站的负担,因此具有相当的价值。
关键在于社会基础设施。要实现氢能源的实用化,需要多种多样的设施。汽车要行驶,就必须有加氢设施。由于储存氢气需要能承受极高压力的储存装置,因此建设加氢站所需的投资远高于建设液化石油气汽车加气站。
为解决这些问题,将氢转化为氨进行流通的技术也在被考虑。因此,要像使用液化石油气或液化天然气那样在社会各个角落使用氢或氨,还需要相应的计量技术。把氢能源直接转化为电能的氢燃料电池技术的持续研发也必不可少。随着这些技术不断完善,可向各个领域供应氢的设施也将逐步得到扩充。
氢是一种在妥善管理下可以大幅改善环境的洁净、安全的新一代燃料。氢在越多领域得到应用,我们就越能向碳中和社会迈进一步,也就越有希望迎来一个更加清洁的世界。
Jeon Seungmin 科技专业作者
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