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“绿氢”“蓝氢”“灰氢”,原来氢气有这么多颜色?

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能源是人类活动的物质基础,而随着应对气候变化、实现碳中和的目标逐步成为全球共识,人类对于能源的需求和利用方式也有了新的变化。

2015年12月,《巴黎气候协定》正式签署,核心目标是将全球气温上升控制在远低于工业革命前水平的2摄氏度以内,并努力控制在1.5摄氏度以内。

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而根据相关统计,全球温室气体排放量的73%源于能源消耗。为了实现《巴黎气候协定》的目标,全球能源体系必须进行深刻转型,即从主要以化石燃料为基础的能源体系,转变为高效、可再生的低碳能源体系。

而氢能由于其在释放过程中的零碳排放以及灵活便利的储运方式,在改变人类能源体系方面被寄予了厚望。

氢能为什么受到青睐?

氢是宇宙中最为丰富的元素,氢能则是由氢元素在物理与化学变化过程中释放的能量。

作为能源,氢能有着极具竞争力的优势:

● 生态友好

与传统的化石燃料不同,氢气和氧气可以通过燃烧产生热能,也可以通过燃料电池转化成电能。而在氢转化为电和热的过程中,只产生水,并不产生温室气体或细粉尘。

● 利用高效

氢气不仅来源广泛,还具有导热良好、清洁无毒和单位质量热量高等优点。相同质量下的氢所含热量约是汽油的3倍,是石油化工重要原料和航天火箭动力燃料。

● 储运方式灵活便利

与化石燃料不同,氢能是二次能源,可以通过分解天然气、石油、煤和水来制造。而除了气态,氢气还能以液态或固态氢化物出现。在-263℃液化时,氢的体积会减少到原来的1/800,在高压罐中压缩后,便于储存和运输。

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综合众多优势,氢能获得了广泛青睐。根据国际氢能委员会与麦肯锡联合发布的报告,目前已有30多个国家和地区发布了氢能发展路线图,到2030年,全球在氢能项目上的投资将达到3000亿美元。

不同颜色的氢有什么区别?

虽然氢能是清洁的可再生能源,在释放能量的过程中没有碳排放,但目前生产氢能的过程却并不是百分之百“零碳”。

氢元素在地球上主要以化合物的形式存在于水和化石燃料中,而氢能作为一种二次能源,需要通过制氢技术进行“提取”。目前,现有制氢技术大多依赖化石能源,无法避免碳排放。而根据氢能生产来源和生产过程中的排放情况,人们将氢能分别命名为灰氢、蓝氢、绿氢。

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灰氢.

灰氢,是通过化石燃料(例如石油、天然气、煤炭等)燃烧产生的氢气,在生产过程中会有二氧化碳等排放。目前,市面上绝大多数氢气是灰氢,约占当今全球氢气产量的95%左右。

灰氢的生产成本较低,制氢技术较为简单,而且所需设备、占用场地都较少,生产规模偏小。

蓝氢.

蓝氢,是将天然气通过蒸汽甲烷重整或自热蒸汽重整制成。虽然天然气也属于化石燃料,在生产蓝氢时也会产生温室气体,但由于使用了碳捕捉、利用与储存(CCUS)等先进技术,温室气体被捕获,减轻了对地球环境的影响,实现了低排放生产。

绿氢.

绿氢,是通过使用再生能源(例如太阳能、风能、核能等)制造的氢气,例如通过可再生能源发电进行电解水制氢,在生产绿氢的过程中,完全没有碳排放。

绿氢是氢能利用的理想形态,但受到目前技术及制造成本的限制,绿氢实现大规模应用还需要时间。

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当前,关于氢能利用的各环节研究正在如火如荼地展开,各国也在加紧攻关制氢的技术难题。随着氢能生产和储运技术规模的不断改进,氢能成本还会有很大的下降空间。

有研究表明,预计到2030年,氢能产业链整体成本将下降一半。氢能,已经成为未来产业的重要领域。