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为什么氢燃料这么贵?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2021-11-08 08:45:40

氢在我们周围无处不在,与每一滴水和每一层水汽结合在一起。但这些键非常强,需要大量的能量才能断裂。切断化学键的设备,电解槽,非常昂贵,而且不会变得非常便宜。电不是免费的,所以进入电解槽的每一单位能量都可以用来做其他事情,而且通常这些事情更有价值。

我对低碳未来电力成本基线的预测是2030年的20美元/兆瓦时。不管你是通过传输线获得电力,因为其他需求的电力太多,所以很便宜,还是你建造自己的可再生能源发电厂,你仍然需要支付电费。

因为电解槽的资本成本,你必须在非常高的产能条件下运行才能使氢的成本适度的低。

为什么氢燃料这么贵

正如你在拉扎德的分析中所看到的,你需要非常便宜的电解槽运行在非常高的容量因素下,使用非常便宜的电力来获得氢气,成本是目前从天然气中获得氢气成本的1.5 - 2倍。

然而,氢的批发成本只是一个开始。一公斤氢气的能量和一加仑汽油的能量差不多,但氢气的储存、分配和输送都比汽油贵得多。

如果你从一个愚蠢的假设开始,即氢将从天然气中产生,碳捕获将从方程式中去除碳,那么你就会遇到同样的问题。捕获和储存氢气产生的8 - 10倍质量的二氧化碳需要大量额外的资本成本和能源成本。价格也因此上涨。一加仑汽油的制造、分销和泵送成本都比氢便宜得多,所以氢会贵得多。

尽管氢是宇宙中最常见的元素,但作为气体在地球上却极其罕见。几乎所有的氢都聚集在需要能量才能分离的分子中。

以“绿色”氢为例,它是电解水时释放的自由氢气(注意这里的“自由”不是指免费的成本,而是免费的氢气分子)。水和二氧化碳都是燃烧的产物,代表分子的最低能量状态。你可以说它们是一场大火留下的灰烬。

为了将水分解成氢气和氧气,你需要向水注入能量,以打破形成分子的共价键。所需要的能量至少与你在发动机或燃料电池中“燃烧”氢所获得的能量完全相同,再加上你的效率损失。用电解的方法,效率可以从个位数到理论上高达80%。

好了,现在你已经承受了能量的冲击,并把水分子分解成它的组成元素,现在一切都结束了,不是吗?不,现在你的问题才刚刚开始。现在有了低压氢气,它太分散了,对任何人都没有好处,它需要被压缩到高压才能有有用的能量密度。这也需要能量,以及特殊的高强度气体瓶。你还需要将气体冷却到低温,以实现所需的压缩,比如氢气的低密度和蒸汽压,这也需要能量输入。

是的,我们已经花费了产生气体所需的能量,将其低温冷却并压缩到特殊容器中,在这里一切都很容易,不是吗?不,现在你必须把这种高压,超冷的气体从处理厂输送到最终用户,这不是一个小问题。通常情况下,这意味着特殊的隔热罐体内置热泵,以保持温度在规格范围内,这需要更多的能源。

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别忘了,所有这些过程我们正在处理一个气体分子小,适合通过金属晶体结构的差距,逃避也随机创建氢脆,可以使容器爆炸,如果他们没有正确地治疗,或有涂层缺陷。

正如你所看到的,氢是一个真正的痛苦处理,这就是为什么我们以前没有使用它作为能量存储介质(除了一些非常专业的航天飞行器应用)。如果你一开始就有电,那么简单地用其他更有效的存储方法,如电池或抽水蓄能,就会更有意义。
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