摘要 氢能在全球向可持续能源转型中发挥着至关重要的作用,是实现净零排放经济的关键推动因素。氢能具有许多特性,使其成为能源转型的理想选择:它可以充当能源载体,将能源从一个地方转移到另一个地方,可以促进整个工业部门的脱碳并应对气候变化。利用可再生能源 (RE) 生产氢气可以储存可再生能源,并可以灵活地跨部门和跨地点转移能源 [1]。氢能还有助于平衡电网,将不稳定的可再生能源整合到能源系统中,从而实现稳定的能源供应。氢能被认为是实现 2050 年能源系统脱碳的重要载体。2019 年发布的《欧洲绿色协议》颁布了欧盟 (EU) 向净零排放的政策转变 [2]。氢能已被确定为欧洲能源转型的关键基石,这需要全面评估其局限性和不确定性,这些局限性和不确定性与其作为能源载体的多功能性以及作为生产其他燃料和工业产品的原料有关 [2]。目前,大多数氢气都是由化石燃料生产的,这需要排放二氧化碳气体,或利用碳捕获和储存 (CCS),这会增加生产成本。然而,这种转变还面临着其他挑战和不确定性,尤其是减少最后 10-20% 二氧化碳排放量的边际减排成本 [3]。最好的替代方案是利用电网中的可再生能源生产绿色氢气,然而,这种方法也存在挑战和好处,本文将对此进行简要讨论。
目标和目标系统开发与集成(SDI)子程序会导致有针对性的氢和燃料电池系统集成和演示活动,以使H2@Scale 55 Vision能够支持美国国家清洁氢策略和路线图,56,并与在途径中确定的通路中确定的机会与商业升降机:清洁氢57报告。SDI与氢和燃料电池技术子系统和系统集成的RD&D中的其他HFTO子程序紧密坐着。它还与其他DOE办公室合作,包括与两党基础设施法所述的区域清洁氢集线器计划的合作。58法律中清洁氢枢纽的规定旨在使清洁氢生产商,潜在消费者和结缔组织基础设施网络的演示和发展。枢纽本身旨在提高清洁氢的生产,加工,交付,存储和最终使用,从而实现可持续和公平的区域福利以及市场升降。
技术说明燃料电池有效地将燃料(例如清洁氢)的化学能转换为电力,并且是实现可持续和公平的清洁能源未来的全面解决方案组合的重要组成部分。如图5.1所示,燃料电池可以将广泛的燃料和原料转换为电能,并以热和水作为额外的共同点。它们可用于跨多个部门的各种应用,包括运输(道路和越野车,铁路,海洋,航空),主要和备用固定功率(用于行业,数据中心,商业/住宅建筑)以及用于电网的长期储能存储。此外,燃料电池技术可用于加热和发电的组合或创新的混合方法,例如三生(电力,热和氢)应用。
本作品由美国国家可再生能源实验室撰写,该实验室由可持续能源联盟有限责任公司运营,受美国能源部 (DOE) 委托,合同编号为 DE-AC36 08GO28308。资金由美国能源部的社区 LEAP(地方能源行动计划)试点项目提供。文章中表达的观点不一定代表美国能源部或美国政府的观点。美国政府保留,而出版商在接受文章发表时,即承认美国政府保留非独占、已付费、不可撤销的全球许可,可出于美国政府目的出版或复制本作品的已出版形式,或允许他人这样做。
以可持续方式生产的绿色氢气正日益被视为全球能源模式转变的关键参与者。海洋能源具有高功率密度和在海上与绿色氢气共置的可能性等独特特征,是为绿色氢气发电提供动力的可行战略。尽管已启动了几个开创性的全球项目,证明了将海洋能源融入绿色氢气生产的可行性,但仍存在一些障碍,包括投资前景、漫长的许可期限以及潜在的环境/社会破坏。为了减轻这些风险,需要采取多管齐下的方法,包括强有力的政策支持、技术创新、利益相关者参与和严格的影响分析。
由于环境中抗生素残留物的激增,二次污染正在加剧。这种现象可能引发多种意想不到的后果,导致形成持久的副产物,即使使用现代废水处理方法,这些副产物也难以分解。4 抗生素耐药性 (AMR) 对生物生态系统造成的广泛毒性和威胁使得其在水系统中的检测、消除和降解成为全球迫切关注的问题。随着全球人口的不断增长,有害污染物排放到水生环境和陆地生态系统中的数量也相应增加。为了应对这一挑战,必须使用能够有效消除水源中微量污染物的新型可持续技术。在水处理领域,长期以来一直依赖传统方法来解决微量污染物的问题。5 通过凝结、沉淀和活性炭吸附等各种处理方法,可以迅速消除水源中的这些污染物。 6 微污染物包括多种物质,如药品、个人护理产品和农药,对水处理设施构成重大挑战。这些化合物通常浓度较低,因此很难去除。凝结是一种常用的工艺,涉及向水中添加化学物质以促进颗粒和污染物的聚集。 7 虽然凝结可以有效去除较大的
➢ 储气筒由 7 个额定压力为 50 MPa 的罐组成 ➢ 每个储气筒可容纳 300 公斤氢气 ➢ 场地可扩大规模以满足需求: ➢ 1 英亩可容纳 136 个储气筒 = 1.35 GWh ➢ 自 2016 年以来,储气筒中的天然气储存设施已成功运行。 ➢ 氢气储存设施计划于 2025 年开放