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如图 1 所示，氢气作为能源载体在可持续低碳未来中发挥着重要作用。氢气具有较高的重量密度，是能源和交通运输领域有效的储能介质。氢燃料电池和涡轮机高效清洁地发电和供热为能源和建筑行业脱碳提供了新途径。氢气也是氨和钢铁等各种行业减少碳足迹的重要化学原料。最近，一些国家和地区发布了各自的氢能战略和路线图，如加拿大（加拿大自然资源部，2020 年）、欧盟（欧盟委员会，2020 年）和澳大利亚（澳大利亚政府能源委员会，2019 年）。科学界迫切需要通过发明新的低碳氢气生产和分配技术、量化氢气的好处以及优化各个领域的氢气利用，为向可持续氢气生产和利用的过渡提供有价值的见解。本研究课题涉及氢在能源、燃料和商品应用方面的不同科学、技术和经济方面。发表文章的范围从氢气和氢载体生产到交通和电力领域的氢气利用。本研究课题展示了科学界解决氢相关问题的各种技术和能力：文献综述和专家意见、实验研究、系统规模建模和部门规模分析。来自中国、英国、美国、法国、泰国和德国的作者为本研究课题的出版物做出了贡献。氢气的好处取决于它的生产方式。在全球生产的 6900 万吨氢气中（不包括副产品氢气），近 99% 来自化石燃料（即 76% 来自天然气，23% 来自煤炭）（国际能源署，2019 年），导致了大量碳排放。随着全球对氢的需求不断增加，迫切需要开发更可持续的氢气生产技术以降低相关的碳强度。在本研究课题中，张等人研究了基于生物质的氢电联产系统的系统优化。分析了木屑、日用粪肥、高粱和葡萄修剪废料等原料。在他们的设计中，制氢系统与有机朗肯循环相结合，利用生物质气化炉的高温废热进行发电。最优解预测使用木屑作为生物质原料的氢气产量为 39.31 mol/kg，发电量为 0.99 kWh/kg，氢气产量和发电量在优化中同样重要。Chuayboon 等人在太阳能驱动的热化学氧化还原循环中，分别对甲烷部分氧化和水分解产生的合成气和氢气进行了实验研究。以二氧化铈为基础的网状多孔陶瓷作为氧气
用于能源、燃料和商品应用的可持续氢气
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