图5(a)安培氢传感器的电流曲线; (b)传感器对不同浓度的氢气的响应时间; (c)在不同温度下纳米纤维传感器的响应; (d)纳米纤维传感器的长期稳定性
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使用化石燃料原料生产的氢气会导致温室气体 (GHG) 排放,即使使用碳捕获和储存 (CCS) 也是如此。相比之下,使用电解和零排放电力生产的氢气不会产生温室气体排放。一些提倡使用“清洁”氢气的国家将这两种技术归为同一类别。最近的研究和战略对这些技术进行了比较,通常假设碳捕获率较高,但尚未评估逸散排放和较低捕获率对总排放量和成本的影响。我们发现,即使使用 CCS,基于天然气或煤炭的氢气生产系统的排放量也可能很大,而且 CCS 的成本高于通常假设的水平。同时有迹象表明,在不久的将来,使用可再生能源进行电解可能会比使用 CCS 的化石燃料更便宜。正如许多国家战略所预见的那样,在化石燃料的基础上建立氢气供应链可能与脱碳目标不相容,并增加搁浅资产的风险。
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特别感谢 Grace Ordin 的贡献。同时,还要感谢 Carol A. Vidoli 和 NASA 刘易斯研究中心的 William J. Brown 对本手册的审阅、组织和编辑;感谢洛斯阿拉莫斯国家实验室的 Fred Edeskuty 提供有关氢泥浆的信息;感谢 Vitro 公司的 William Price 对其修订。本修订版由 NASA 约翰逊航天中心白沙试验设施的人员准备和编辑。本文档经过 NASA 各中心专家的广泛审阅,他们的评论和建议对使本手册尽可能完整和准确起到了重要作用。这些专业人士在氢系统危害、材料、选择、设计和操作方面的专业知识值得感谢。
氢气越来越多地被吹捧为电力储存和平衡电网可再生能源发电的理想技术。现实情况比这更微妙:氢气和 CAES 相辅相成,各自发挥着不同的作用,是最佳解决方案。当每种技术(而不仅仅是这两种)在其最佳运行位置使用时,能源转型将是最经济实惠、最可靠和最有弹性的,而不是被视为“一刀切”或“灵丹妙药”解决方案。天然气管网氢气是天然气管网中甲烷的绝佳替代品。在许多发达国家,近年来,天然气管网已经进行了改造,使其与氢气兼容,例如聚氨酯管道和更好的密封件可以容纳较小的分子并避免脆化。这不是一个简单的替代:相同的能量输出需要超过 ⅓ 的气体量;设备需要改造,因为它的火焰特性不同。这些特性中最重要的是它燃烧得更热;其他差异是火焰的形状和最热部分的位置。因此,不应通过稳步增加氢气在天然气混合物中的比例来推广氢气电网:这将需要多次转换设备,成本非常高,而且破坏性很强。最好是一次性将局部区域转换为 100% 氢气,然后在氢气经济高效地可用时扩展到其他(通常是邻近)区域。