氢气已被用作化肥和炼油厂的化学原料 100 多年。最近,全球脱碳的需求引发了人们对氢气作为替代能源载体的极大兴趣。氢气能够储存和运输大量氢气,燃烧过程中不会产生碳排放,因此在难以电气化的应用中,它成为化石燃料的有吸引力的替代品。氢气还可以通过将产生的电力转化为易于储存的燃料来满足短期和长期能源需求,从而促进可变可再生能源的大规模部署。为了让氢气发挥这一作用,需要大规模的氢气输送和储存方法,以确保安全、可靠和有弹性的能源系统。
除了上述技术外,PNNL 还拥有丰富的专业知识,可以定制适用于废弃 CO 2 和其他酸性气体的催化工艺。将这些产品转化为低碳燃料或化学原料可以为碳利用提供一条经济有效的途径,特别是对于重要的商品产品,例如甲醇。例如,PNNL 研究人员使用基于壳聚糖/PEG 200 的捕获溶剂介质从捕获的二氧化碳中制造甲醇,壳聚糖/PEG 200 是从废弃的虾壳中提取的。这是一种绿色替代品,可以替代毒性更大的碳转化解决方案,使用壳聚糖和氨与氢气代替捕获的二氧化碳来制造有价值的化学品。
氢可用于各种家庭和工业目的:加热和烹饪(作为天然气的替代);运输(取代汽油和柴油);作为替代化学原料;和储能(通过将间歇性可再生能源转换为氢)。使用氢的关键好处是它是一种干净的燃料,仅在燃烧时排放水蒸气和热量。干净的氢行提供了减少经济困难部门的CO 2排放的途径(例如,重型车辆运输),是收入和工作的来源。可以用碳捕获和储存的化石燃料(煤,气体)(蓝色氢)或使用可再生能量(绿色氢)产生清洁氢。根据参考条款,仅在此提交中考虑可再生生产方法。
• 得益于技术的进步、太阳能和风能的扩张及其低碳足迹,绿色氢能使发展中国家清洁和可持续能源的未来迫在眉睫。 • 成本效益在促进绿色氢能的大规模普及方面起着至关重要的作用。 • 试点项目的成功实施将为绿色氢能的生产、储存和利用奠定基础。 • 绿色氢能发展道路应从化学原料行业开始,然后是重型和长途运输,最终是电力行业。 • 对于发展中国家,路线图最初重点关注灰氢(蓝氢),目标是到 2030 年代末发展成为氢能出口中心。这一转变将得到旨在提高绿色氢能竞争力的三阶段政策框架的支持。联合国和发达国家推动的国际合作发挥着至关重要的作用。
在过去的 30 年里,聚合物复合材料行业蓬勃发展,为航空、能源和运输部门生产先进的结构材料。然而,交联热固性基质的使用与重大的报废挑战有关,这对该行业来说是一个关键问题。此外,该行业的特点是许多劳动密集型流程。根据工业 4.0 原则,已经确定了两条主要途径来提高可持续性:利用高性能热塑性基质和将人工智能融入制造业。然而,人们对这些技术的生命周期评估存在很大的担忧,这些担忧在初始计算中没有考虑到,包括聚合物合成的环境足迹和训练人工智能的能源需求。这一观点旨在解决化学原料可能产生的大量二氧化碳排放以及这些新技术的高计算要求。
化学工程系拉瓦尔魁北克大学,QC G1V 0A6加拿大摘要:塑料废物的管理是当今最紧急,最重要的全球问题之一。从历史上看,废物塑料主要被丢弃,机械回收或焚化以产生能源。然而,这些方法通常依赖于热过程,例如传统的热解,这些热解是能量密集型和不可持续的。在这个MinireView中,我们讨论了通过光催化,电解和微波辅助的热解过程对废物塑料化学升级的一些最新进展和未来趋势,这是对常规热反应的更友好的替代方法。我们通过利用替代能源来突出显示不同类型的塑料废物的转化如何产生增值产品,例如燃料(H 2和其他含碳的小分子),化学原料和新功能化的聚合物,这可以为更可持续和循环经济带来更大的可持续性和循环经济。
非生物源可再生气体 (NBRG),包括通过可再生电力电解产生的氢气 (H 2 ) 以及随后可能进行的甲烷化并捕获二氧化碳,是降低能源和化学原料使用碳排放的潜在途径,尤其是在难以减排的行业。越来越多的国家制定了国家 H 2 战略,将 H 2 定位在其脱碳计划中,一些国家包括非生物源可再生甲烷 (RM)。大多数专注于绿色 H 2 的战略预计,其首先部署将在已经消费化石衍生 H 2 的行业,如石油精炼、化肥和化学品生产;重点关注航空、航运和远程重型卡车;关注 H 2 使用的共同效益,包括减少温室气体排放、改善空气质量、减少对化石燃料进口的依赖。
长时储能 (LDES) 技术可长时间 (> 8 小时) 储存能量,然后通过再转换或作为不同载体在延迟时间使用。LDES 可为可再生能源提供曲线平滑和限电避免。LDES 解决方案包括:• 电化学 (电能到电能):例如液流电池、金属空气。• 机械 (电能到电能):抽水蓄能或其他不太传统的技术,如压缩空气或液态空气。• 热能 (电能到热能):储能,例如熔盐或储能砖。• 化学 (电能到 x):在将氢或氨用作燃料或化学原料之前进行储存。目前,抽水蓄能是最成熟的 LDES 技术,但由于靠近水和海拔等地理需求而面临限制。因此需要其他 LDES 解决方案。具体而言,热能 LDES 解决方案具有安装技术简单的优势。热能 LDES 还可以取代区域供热中的化石火力发电厂,并且在短期内与化石热源相比具有成本竞争力,特别是在可再生能源成本较低或可再生能源受限的地区。