XiaoMi-AI文件搜索系统
World File Search System电解水
工作文件第 14 号 爱尔兰的氢气讨论文件
1 氢气通常根据生产所用的能源和技术及其碳强度进行区分。绿色氢气由可再生能源通过电解水生产，而蓝色氢气由天然气生产，采用一种称为蒸汽重整的工艺，但会使用 CCS 捕获二氧化碳。灰色氢气是目前最常见的氢气生产形式，使用蒸汽甲烷重整，但不捕获该过程中产生的温室气体。 2 欧盟氢能战略还指出，如果符合可持续性要求，可再生氢气也可以通过重整沼气（而不是天然气）或生物质的生物化学转化来生产，但本文并未详细考虑这一点，因为 SEAI 的热研究结果显示爱尔兰通过这种方法生产氢气存在局限性。 3 本讨论文件中提到了不同的能量单位。kW 是功率单位或产生或使用能量的速率。安装的发电量通常是指其可以产生能量的速率或其功率，例如安装在 X 位置的 X kW 或 MW 风力发电。 kWh 是特定时间段内的能量单位，与功率的关系如下：能量 = 功率 * 时间。例如，2021 年风电总装机容量为 4,330 MW，但风电总发电量为 9,530,000MWh。MW 等于 1000kW，GW 等于 1000MW，TW 等于 1000GW。发电或用电量（例如电费单）通常以 kWh/MWh/GWh/TWh 为单位进行测量和记录。可再生电力产生的电力还取决于其容量系数，即平均发电量与装机容量全年发电量达到最大值时的理论最大值之比。2012 年至 2021 年期间风电平均容量系数为 28%。风能产生的氢气量还取决于特定电解器的效率以及不同储存机制的效率。电解器的效率从 60% 到 80% 不等，但并非所有电解器的效率都达到相同的水平，可供大规模部署。
埃尔帕索地区的脱碳
简介 2016 年，埃尔帕索电力公司成为德克萨斯州和新墨西哥州第一家不使用燃煤发电的公用事业公司。此后，埃尔帕索电力公司制定了目标，到 2035 年实现 80% 无碳电力，到 2040 年实现 100%。2023 年 5 月 6 日，埃尔帕索居民将决定是否通过当地气候法令。埃尔帕索的气候法令 (No. 019437) 可再生能源目标将扩大这一目标，要求市政府使用的所有能源到 2035 年 80% 由清洁可再生能源产生，到 2045 年 100% 由清洁可再生能源产生。12 本备忘录的作者对拟议的地方法令不持“支持”或“反对”立场。本备忘录是对净零脱碳的几项技术和经济可行性研究以及对埃尔帕索地区就业的潜在影响的评论。作为参考，下面给出了法令中的一些具体语言。气候条例中的可再生能源目标 埃尔帕索市应采用一切可用方法要求市内使用的能源由清洁可再生能源产生，目标是 (1) 到 2030 年实现 80% 的清洁可再生能源和 (2) 到 2045 年实现 100% 的清洁可再生能源。 可再生能源定义 清洁可再生能源：不燃烧碳或释放温室气体而产生的能源。包括太阳能、风能、水力发电和地热能等可再生能源。包括通过电解水产生的氢能（“绿色”氢）或通过太阳能驱动过程产生的氢能，但不包括使用天然气（“蓝色”或“灰色”氢）或核能（“粉色”氢）产生的氢能。 对埃尔帕索气候宪章影响评估的批判 虽然本备忘录的主要目的是总结气候条例并讨论先前研究净零排放路径净影响的分析，但评估其他研究如何处理这一具体问题也很有启发。埃尔帕索商会委托进行了一项研究，以评估气候法令的影响，并发现该法令的实施将导致埃尔帕索经济几乎彻底崩溃 3 。虽然研究结果很明显，但其结论主要源于这样的假设：“到 2030 年，埃尔帕索的可用能源将减少 69%，到 2045 年将减少 72% 。”这些损失几乎完全是由于整个企业和部门关闭或搬迁导致的整个经济生产力崩溃所致。该研究的表 3 显示，“所有其他行业”的产出损失估计为 298 亿美元，总额为 328 亿美元（占所有损失的 90%），估计失去的 198,000 个工作岗位中有 195,000 个（占所有失去工作岗位的 98%）。
利用甲烷发电技术进行季节性储能
要实现可持续发展的社会，不可避免地需要使用可再生能源来发电。由于其中一些能源（风能、太阳能）对天气的依赖性，必须使用公用事业规模的能源储存。这些波动范围从几分钟（云层飘过）到整个季节（冬季/夏季太阳能可用）。短期储存可以通过电池解决（至少在理论上）。然而，由于可储存能量的数量和某些储存方法的自放电，季节性储存仍然是近期需要解决的挑战。最近，在经典的长期储存技术（如抽水蓄能）中出现了新方法。电池越来越好，自放电更少，能量密度更大；因此，它们可以用于季节性储存，尽管它们不能满足总需求。因此，电转气方法（主要是电转氢，P2H 和电转甲烷，P2M）在储存组合中发挥着越来越大的作用。在这些方法中，多余的电力用于电解水并产生氢气；然后可以将其储存起来并在以后用于回收电力。由于长期储存氢气的技术困难，替代方法（例如电转甲烷或电转氨）也是有吸引力的解决方案。在电转甲烷技术中，可以通过化学或生物化学方法将添加二氧化碳的氢气转化为甲烷。甲烷可以储存起来并在以后用于回收电力。比较P2H和P2M方法，P2H的能量回收率更高，但无损储存和回收需要特殊设备。相比之下，对于P2M（即生产的甲烷SNG，即合成天然气），可以利用现有的储气设施进行储存，并通过现有的成熟方法（例如燃气发动机）进行回收。虽然电力回收与二氧化碳排放有关，但排放量与用于合成的二氧化碳相等；因此，该技术也可以被视为无碳技术。氢气转化为甲烷有两种成熟的方法：化学方法和生物化学方法。化学方法（即所谓的 Sabatier 反应）快速高效，但它是一种高压高温反应，需要在特殊设备中进行；此外，它可能需要难以获取的金属进行催化。尽管有时速度较慢，但生物化学法是一种利用微生物的低温低压方法；有些微生物甚至可以在沼气设施中找到。生物化学法的另一个优势是它可用于 CH 4 /CO 2 混合物，即它可以将沼气浓缩为 SNG。本期特刊专门介绍生物化学电转甲烷技术。P2M 技术现在即将全面投入工业使用；因此，专门介绍这种方法的特刊非常及时。本文涵盖的主题范围从基础生化研究到各种存储方法的比较，再到完整的能源存储解决方案。能源结构中依赖天气的可再生能源所占比例不断增加，迫使研究人员寻找新的能源存储解决方案，以满足时间平衡的需求。Sterner 和 Spechts [ 1 ] 在他们的论文中描述了 30 年的发展历史，这导致了“电转一切”（包括电转甲烷和其他电转燃料）技术的出现。
专题：用于环境治理和能源生产的光催化材料
如今，鉴于人类面临的主要问题，日益严重的环境污染和对可持续廉价能源的需求代表了重要的研究问题。因此，设计和开发能够集成到高效的环境处理和能源生产产品/技术中的先进材料是全世界不断研究的课题。在这种情况下，光催化材料被认为是主要用于水处理的有吸引力的候选材料，但也用于通过光电解水分解生产氢气。光催化技术利用光能作为驱动力，在光催化材料的存在下，通过矿化从（废）水中去除持久性有机污染物（例如染料、农药和药物）。具有光催化活性的材料种类繁多，例如半导体（金属氧化物、金属硫化物/硒化物等）、半导体基异质结（微/纳复合结构、二元或三元混合结构等）、钙钛矿、过渡金属尖晶石型混合氧化物、金属有机骨架（MOF）、水凝胶和废物衍生或模板材料。因此，本期主题主要指开发创新、先进和可操作的光催化技术，这些技术使用新的高效、环保、可持续和可重复使用的光催化材料。本期包括八篇文章，重点介绍先进的光催化材料在水处理和通过水分解反应制氢中的应用。以下是本期论文的简要摘要，考虑到光催化过程中使用的材料类型：金属氧化物（单组分、双组分或三组分混合结构）、钙钛矿和石墨相氮化碳（gC 3 N 4 ）基半导体。总共八篇文章中，有三篇 [ 1 – 3 ] 重点介绍了 TiO 2 基光催化剂，因为 TiO 2 已被广泛研究，是一种具有相对较高的光催化活性和优异的化学稳定性的低成本环境友好型材料。在参考文献 [ 1 ] 中，使用刮刀技术在三种不同的基材上沉积 TiO 2 (Degussa P25) 薄膜：显微玻璃 (G)、掺杂氟的氧化锡 (FTO) 和铝 (Al)。在 UV-A、UV-B + C 和 VIS 辐照（七种场景）下，对两种污染物酒石黄 (Tr) 染料和啶虫脒 (Apd) 杀虫剂测试了样品的光催化性能，辐照时间为 8 小时。为了优化光催化效率，研究了几个参数（照射源、总辐照度值、光子通量、催化剂基材和污染物类型）的影响。结果表明，在导电（Al）基底上制备的样品，使用三个 UV-A 和一个 VIS 光源（13.5 W/m 2）的混合光源，可以获得更高的光催化效率（Tr 为 63.8%，Apd 为 82.3%）。在参考文献 [ 2 ] 中，作者报道了一种新型 Ba(II)/TiO 2 –MCM-41 复合材料，该复合材料使用掺杂 Ba 2+ 的 TiO 2 分散在 MCM-41 分子筛上。在紫外光照射（60 分钟）下，Ba(II)/TiO 2 –MCM-41 (91.7%) 在降解对硝基苯甲酸 (4 × 10 − 4 M) 时的光催化效率增强，这被认为是由于 Ba 2+ 离子和 MCM-41 的存在，这有助于降低带隙能量并促进 TiO 2 的轻松分散，从而形成一种表面积为