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2023.08.01

关于氢气的六个常见问题

R. STAHL

以下关于氢气的6个常见问题的答案,您知道吗?

1. 氢气是什么?

氢气是地球上最丰富的元素。它是一种无色、无味的气体,通常是与其他物质结合,例如与氧气(O2)结合成水(H2O)。

氢分子非常小,密度非常低。与空气的密度相比,氢气要轻14倍。

氢气无毒且无放射性,作为易燃物质只有与氧气和点火源接触时才会发生爆炸。它燃烧时火焰极热,能量也很高,这可能会引起周围区域的问题,例如熔化或其他爆炸。

目前有许多不同的生产氢气的方法,其中最常见的是天然气蒸汽重整,它将甲烷和水制成氢气(H2)。无论使用哪种生产方法,都必须借助化学、热能、电力或太阳能来从含氢材料中分离氢气。使用电解法生产氢气是一种环保的方法,因为它不会产生二氧化碳(绿色氢气)。目前,通过电解法生成的氢气比例很低,约为5%,但预计在未来几年中会显著增加。

 

2. 氢气是如何生产的?

氢气可以通过几种不同的方式生产,其中主要的方法是将水分子电解(2 H2O → 2 H2 + O2)和对天然气进行蒸汽重整(CH4 + H2O → 3 H2 + CO)。

 

3. 什么是绿色氢气?

电解法的原理是将水分解成其化合物——氢气和氧气。电解需要电能,而在大多数应用中,这种能量是由可再生能源(如风能和太阳能)产生的。这样被称为绿色氢气。目前,这是唯一一种可持续且不留任何碳足迹的生产氢气的方法。

氢气是一种能源和储存介质,因此能量可以储存起来以满足将来的需求。氢气的生产被划分为不同的颜色,例如灰色氢气是使用天然气、原油或煤炭的能量生产的。绿色意味着生产过程中只使用可再生能源。

 

4. 氢气总是绿色的吗?还可能是蓝色的吗?

绿色氢气是指使用可再生能源获得所需能量。由于现实中并不是所有的氢气都是如此生产的,因此氢气并不总是绿色的,还有其他颜色,比如:

灰色氢气是通过热解化石燃料和天然气获得的,即通过蒸汽重整将天然气转化为氢气和二氧化碳。这些二氧化碳未经利用就被排放到大气中。

蓝色氢气与灰色氢气类似,但使用创新技术减少二氧化碳的产生,并使用碳捕获利用和储存(CCUS)将其捕获。由于这些二氧化碳不会释放到大气中,因此可以视为CO2-中性。

青色氢气是通过甲烷热解(甲烷裂解)产生的。与二氧化碳不同,它可以捕获固体碳。

 

5. 为什么需要对氢气进行防爆保护?

氢气点燃所需的能量非常低,只要易燃物质与氧气和点火源接触,就会发生点燃。H2燃烧非常快,并产生极大的爆炸能量。无论氢气被处理到哪个环节,从储存到运输再到使用,都会产生危险区域。

对于任何可能的应用,都需要进行防爆保护,以防止H2成为危险物质。规划中的氢能产业的重要扩张和整合将创建新的安全相关维度,需要在整个价值链上加以考虑。

 

6. 哪些行业受到影响?

这并不取决于特定的行业,只要氢气是流程的一部分,每个行业都会受到影响。这意味着防爆保护必不可少:

使用水电解或甲烷重整等工艺的生产商和工厂。

运输和/或储存氢气的公司,例如在储罐或管道中运输。

终端用户也需要考虑实施安全措施。这不仅包括那些将来要使用氢气来替代煤炭的行业,也会影响到消费者,例如低排放的氢能源车辆要求加油站升级成加气站。

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