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      盡管氫是一種清潔能源載體(燃料)，但它的生產(chǎn)大大增加了全球碳足跡。此外，環(huán)保的氫氣生產(chǎn)成本很高。但有一個更好的解決方案：生物質(zhì)氣化。

      什么是生物質(zhì)氣化？

      生物質(zhì)是任何可再生的有機材料，如農(nóng)業(yè)作物殘留物、有機城市固體垃圾、林業(yè)廢物和動物廢物。將這些資源在高溫下轉(zhuǎn)化為燃料和氣體就是氣化。生物質(zhì)氣化是用有機、可再生的原料生產(chǎn)生物燃料。

      在這個過程中，生物質(zhì)在150°C脫水，然后在氣化爐中用氧化劑加熱到800-900°C。由于溫度升高，干燥的廢渣降解，然后復雜的固體碳氫化合物分解成易燃氣體，如氫氣和合成氣。這些氣體一旦分離和凈化就可以用作燃料。

      生物質(zhì)氣化目前是如何使用的？

      ● 生產(chǎn)氣體

      這種可燃氣體的形成被稱為“生產(chǎn)氣體”，產(chǎn)生于生物質(zhì)在氣化過程中的不完全燃燒。生產(chǎn)氣體可以驅(qū)動內(nèi)燃機，取代爐油，制造甲醇，甲醇可以用作熱機燃料和工業(yè)的化學原料。

      ● 合成氣

      生物質(zhì)氣化在較高的溫度下與氧化劑產(chǎn)生合成氣。合成氣可用于加熱和生產(chǎn)合成化合物，如氨、甲醇和二甲醚。

      ● 制氫

      生物質(zhì)氣化可以產(chǎn)生氫氣。這種方法利用高溫低壓下的熱化學反應。這個過程產(chǎn)生氫氣、一氧化碳、甲烷、二氧化碳和其他氣體。

      如果目標是優(yōu)化氫氣生產(chǎn)，則應包括合成氣凈化、水氣轉(zhuǎn)換反應以提高H2濃度，以及加入碳捕獲技術以存儲二氧化碳排放。利用碳捕獲和儲存，生物質(zhì)制氫是產(chǎn)生凈負二氧化碳排放的唯一方法。

      生物質(zhì)氣化制氫有助于解決兩個關鍵的環(huán)境問題：不斷增長的垃圾填滿和碳密集型制氫方法。

      氫作為燃料的重要性及其對環(huán)境/巴黎協(xié)議目標的影響

      氫(H)是地球上最常見的元素，盡管在正常條件下它自己并不存在。由于其反應性，它能迅速與其他元素結(jié)合形成不同的有機和無機化合物，例如水(H2O)。

      生產(chǎn)氫氣的方法有很多種，每一種方法在成本和環(huán)境友好性方面都有自己的優(yōu)缺點。氫合成過程中排放的二氧化碳越多，其生產(chǎn)對環(huán)境的好處就越少。

      工業(yè)中氫的傳統(tǒng)使用

      氫已被用于石油煉制和化工行業(yè)。根據(jù)國際能源署的數(shù)據(jù)，全球每年大約生產(chǎn)6900萬噸氫氣。其中63%用于化學工業(yè)，31%用于煉油，6%用于加工，不到1%用于汽車、卡車和火箭的燃料。

      氫能如何幫助實現(xiàn)巴黎協(xié)議的目標？

      氫的能量密度(33kWh/kg)遠高于汽油和柴油(約12kWh/kg)，使其成為一種優(yōu)秀的能量載體或燃料。氫的最大好處是它是一種清潔的燃料，因為燃燒時只產(chǎn)生水，不會排放任何有害氣體。

      它有潛力使經(jīng)濟部門和工業(yè)流程脫碳，在這些領域，降低碳排放既關鍵又復雜。

      但直到最近十年，在工業(yè)化國家積極實施減少二氧化碳排放到大氣中的環(huán)境項目和《巴黎氣候協(xié)議》簽署的背景下，氫才開始被認為是碳氫化合物燃料的真正替代品。

      還需要什么？

      以具有競爭力的成本大規(guī)模生產(chǎn)氫氣的創(chuàng)新，對于向零碳排放過渡和將全球變暖降至1.5°C至關重要。測試和優(yōu)化各種技術，包括使用碳捕獲技術從天然氣中生產(chǎn)氫氣的甲烷熱解和等離子體化學方法，對于實現(xiàn)巴黎氣候協(xié)議中設定的目標，以及深入脫碳至關重要。

      由于經(jīng)濟約束和許多最終用途技術的不成熟，新的氫經(jīng)濟還遠未實現(xiàn)，但氫仍有潛在的重要作用。作為一種燃燒時不會留下碳足跡的燃料，氫可能是可再生能源關鍵問題的解決方案。

      最近的進展—氫BECCS創(chuàng)新計劃

      英國政府于2022年1月啟動了一個新項目，以幫助開發(fā)利用可持續(xù)生物質(zhì)和垃圾的制氫技術。

      利用500萬美元的政府資金，新的BECCS氫創(chuàng)新項目將幫助開發(fā)一個使用BECCS(生物能源與碳捕獲和存儲)的制氫系統(tǒng)。

      在BECCS過程中，氫生產(chǎn)過程中排放的碳被捕獲和儲存，確保清潔能源的生產(chǎn)。這一努力表明，生物質(zhì)和氫可以在英國實現(xiàn)凈零排放方面發(fā)揮作用。

      世界上最大的凈負二氧化碳生物質(zhì)轉(zhuǎn)化能源設施

      Babcock & Wilcox和Kiewit工業(yè)聯(lián)手建立一個生物質(zhì)發(fā)電廠在路易斯安那州巴吞魯日。200MW的Project Cyclus電力設施將是同類設施中最大的。

      該設施將生產(chǎn)無碳排放的航空燃料、綠色氫、生物塑料原料、可再生柴油等。Cyclus項目將使用生物質(zhì)燃料，包括木材廢料、木屑和甘蔗渣等，利用碳捕捉技術將二氧化碳封存隔離在地下。

      安大略省的氫策略

      安大略省政府于2022年4月7日發(fā)布了首個低碳氫戰(zhàn)略，概述了該省對發(fā)展氫行業(yè)的愿景和期望。

      該戰(zhàn)略包括幾項擬議活動，以促進氫生產(chǎn)和擴大發(fā)展中的低碳氫經(jīng)濟。根據(jù)該計劃，低檔森林生物質(zhì)將通過熱解和氣化來生產(chǎn)低碳氫。

      未來的前景

      氫作為燃料的潛力早已被人們所認識。隨著世界各國爭相限制全球變暖的影響，它作為一種無排放能源載體的潛力正在重新被發(fā)現(xiàn)。它具有使交通運輸、供熱系統(tǒng)和工業(yè)運營脫碳的潛力，這些領域目前正面臨通過可再生能源脫碳的挑戰(zhàn)。