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世界正在进行能源转型，以减少二氧化碳排放和减缓气候变化 [1]。正在进行的最重要的行动是加强可再生能源的作用、提高能源效率、实现运输和供暖部门的电气化以及能源储存 [2、3]。氢经济是一种重要的可持续替代方案，将有助于实现运输、供暖部门和能源储存的脱碳 [4]。新冠疫情和乌克兰战争进一步增加了欧洲和西方国家投资氢经济作为化石燃料替代品的兴趣 [5]。氢气显著降低了地缘政治风险，因为它极大地增加了未来能源供应商的多样性 [6]。氢气是一种特别有趣的天然气替代品，因为它也是一种灵活的电力来源，并且可以使用现有的天然气基础设施 [7]。氢气的体积能量密度低，液化后可实现长距离运输。氢气液化会消耗大量能源。现有的氢气液化厂每生产一千克氢气约需 13 千瓦时电力，这约占氢气储存能量的 30% [8]。氢气液化的理论最小能耗（1 bar 时 298 K e 20 K）为每千克氢气 3.7 千瓦时电力，相当于氢气储存能量的 9.3% [8]。正在开发的新工艺可以通过磁制冷将能耗降低到每千克氢气 6 千瓦时电力，效率达到卡诺循环的 50% [9]。用于氢气液化的磁制冷系统的一种可能配置是主动磁再生器 (AMR) 系统。在该系统中，磁性材料通常是一层填充的颗粒床，它们通过一系列磁场循环以提供冷却效果。 AMR 系统已被证明具有很高的冷却能力和效率，使其成为一种很有前途的 H 2 液化技术[10]。显著提高液化效率的另一个方面是规模效应。例如，氢气液化量从每天 100 吨增加到 1000 吨，可将液化成本从 2 美元/千克 H 2 降低到 1 美元/千克 H 2 [8]。液态空气已被提议用于不同目的的冷能回收[11]。例如，使用液态空气储能 (LAES) 来储存电能，即将热能储存在液态空气中，然后用于发电[12]。液态空气已被提议用于液化天然气 (LNG) 工艺的冷能回收，类似于本文提出的方案[13]。使用
固体空气氢液化——氢经济的缺失环节
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