新研究報告揭示氫氣對氣候的影響比二氧化碳糟糕11倍
氫氣被看成是人類對抗二氧化碳排放的關鍵武器之一,但必須謹慎對待。新的報告顯示,逃逸的氫氣排放如何間接地產生比二氧化碳更糟糕的11倍的大氣變暖效果。氫氣可以作為一種清潔的能源載體,通過燃料電池運行來發電,除了產生水之外,沒有任何副產品。
在一定的重量下,它所攜帶的能量遠遠超過鋰電池,而且補充氫氣比給電池充電更快,因此,在一些難以實現碳化的應用中,氫氣被視為一個非常有前途的綠色選擇,在這些應用中,電池無法發揮作用,例如,航空、航運和長途卡車運輸。
但是,當它被直接釋放到大氣中時,氫氣本身可以與空氣中的其他氣體和蒸汽相互作用,產生強大的變暖效應。事實上,英國政府的一項新研究將這些相互作用置於顯微鏡下,並確定氫氣的全球變暖潛能值(GWP)大約是以前所了解的兩倍;在100年的時間內,大氣中的一噸氫氣將比一噸二氧化碳的溫度高約11倍,不確定度為±5。
氫氣如何像溫室氣體一樣發揮作用?
一種方式是通過延長大氣中甲烷的壽命。氫氣與”淨化”甲烷排放的對流層氧化劑發生反應。甲烷是一種非常有力的溫室氣體,在最初的20年裡,它造成的變暖是同等重量二氧化碳的80倍左右。但是,大氣中的羥基自由基會相對迅速地將其清理掉,而二氧化碳則會在空氣中停留數千年,所以從長遠來看,二氧化碳更糟糕。
然而,當氫氣存在時,這些羥基自由基反而與氫氣發生反應。清理過程更加罕見,所以甲烷濃度會直接上升,致使甲烷在大氣中停留的時間更長。更重要的是,氫氣的存在增加了對流層臭氧和平流層水蒸氣的濃度,提高了”輻射強迫”效應,也推高了溫度。
氫氣是如何逃入大氣層的?
根據F RAZER -Nash諮詢公司的第二份報告描述,很多情況下都是洩漏。將氫氣儲存在壓縮氣瓶中,大概每天會損失0.12%到0.24%的氫氣。如果以這種方式分配它,它將從管道和閥門中漏出,在氫氣作為低溫液體運輸的地方,沸騰也是不可避免的,最差情況下每天平均損失大約1%的氫氣,這些也會被排放到大氣中。
事實上,排放和淨化操作目前在整個氫氣生命週期中很常見。它們發生在電解過程中,壓縮過程中,加氫過程中,以及通過燃料電池轉換為電力的過程中。此外,目前使用通風和吹掃的電解程序被認為會損失所有生產的氫氣的3.3-9.2%,這主要取決於該過程啟動和關閉的頻率–在氫氣生產被視為儲存沒有被即時需求搶購的多餘可再生能源的情況下,這有點令人擔憂。不過,通過添加額外的處理系統,將排放或淨化的氫氣重新組合成水,並將其送回工藝中,可以大大淨化淨化和排放,但這些操作在經濟上可行還需要一段時間。
總的來說,Frazer-Nash報告預計,在其中心建模方案中,1-1.5%的氫氣將被排放到大氣中,其中運輸排放約佔一半,而生產和消費環節的排放約各佔四分之一。同時,在不同的假設下,第一份報告預計在其全球方案中,1%至10%的氫氣會被排放到大氣中。
在有通風或吹掃的地方,百分比往往使簡單的洩漏損失相形見絀–例如,目前使用通風和吹掃的電解程序被認為會損失所有氫氣的3.3-9.2%,這主要取決於過程啟動和關閉的頻率–這在氫氣生產被視為儲存沒有被即時需求搶購的多餘可再生能源的情況下是有點令人擔憂。
通過添加處理系統,將排放或淨化的氫氣重新組合成水,並將其送回工藝中,可以大大淨化淨化和排放,但這些操作在經濟上可行還需要一段時間。
這是否意味著在實現零排放的競賽中應避免使用”綠色氫氣”?
英國政府報告解釋說,”基於1%和10%的氫氣洩漏率所增加的等效二氧化碳排放量分別抵消了約0.4%和4%的總等效二氧化碳減排量,”因此,即使假設是最壞的洩漏情況,它仍然是非常值得的,雖然二氧化碳等效減排的好處大大超過了氫氣洩漏帶來的壞處,”但它們清楚地表明了在氫氣經濟中控制氫氣洩漏的重要性。”