新的清洁能源概念充分利用了氢气和生物质

现在，从清洁能源中获取氢已成问题，燃料电池电动汽车市场开始看起来更具前景-但这仅适用于初学者。研究人员正在关注清洁能源–氢的广泛应用，它利用农业生物质中的碳来利用电力，燃料，食品和化学产品维持整个经济。

过去和现在的氢经济

对于刚接触该主题的人们来说，氢气是一种诱人的能源密集型燃料，这就是为什么自1950年代以来它就一直用于太空作战。不过，让财务工作解决地球车辆问题是另一回事。目前，美国生产的几乎所有氢气都是从化石天然气中产生的，并用于各种工业领域，包括炼油，冶金，化肥生产和食品加工。

低成本清洁能源的出现开辟了一个全新的应用范围，因为它可以通过“分解”水来生产可再生氢。

更多更好的清洁能源

直到最近，有两种主要的水分解方法。其中一个涉及“仿生叶”概念，其中将一个小的光电化学电池直接置于水中以模拟光合作用。另一种方法可以使用不同形式的清洁能源（通常包括太阳能，但也包括风能和潮汐能）来发电以进行大规模电解。

就在上周，我们注意到出现了第三种方法，该方法将清洁功率，高热量和化学反应结合在高效的制氢系统中。根据您对清洁能源的定义，可能是集中式太阳能发电厂或核电厂的废热。

在最新发展中，普渡大学的研究团队提出了一个多层次的清洁能源概念，他们称之为“水力”。这是普渡大学的概要：

Hydricity使用太阳能集中器来聚集阳光，产生高温并产生过热的水，以运行一系列发电蒸汽轮机和反应器，以将水分解为氢和氧。氢气将储存在一夜以使水过热并运行蒸汽轮机，或者可用于其他用途，从而产生零温室气体排放。

研究小组称“过热”是指超过沸点的热量，介于1,000到1,300摄氏度之间。这产生了用于高温热水分离所需的超高温蒸汽，并且该蒸汽也可以像传统的聚光太阳能发电厂一样用于运行涡轮机。

储能连接

在财务方面，整个系统的关键是使用氢气作为固定和可移动的能量存储平台，从而使其能够替代或补充现有的化石资源。该系统还将实现可扩展的氢基电力生产，从中央发电厂到现有（或新的）天然气管道提供的家用燃料电池。

与传统电池（包括高级锂离子电池）相比，“水”概念的储能组件不会随时间推移而降低，如研究团队所解释：

在一个24小时的周期内，平均水化过程的总体太阳能发电效率接近35％，这几乎是与最佳光伏电池和电池一起使用所获得的效率。相比之下，我们提出的过程比常规的能量存储系统更有效地热化学存储能量，联产的氢在运输化学石化行业中具有替代用途，并且与电池不同，存储的能量不会随时间推移而释放，并且存储介质不会因重复使用而降解。

论文全文将在《美国国家科学院院刊》上发表，普渡大学恳请您在网上获得预稿。它充分说明了与常规太阳能相比使用高热量的优势：

…在较高温度下利用太阳能具有两个有希望的优势：（i）在热力学上，利用高温热量进行发电可提高发电效率；（ii）超过1000 K的温度下的热量可实现热化学反应，例如通过太阳热水分解产生氢气，这在理论上是众多杰出的理论6篇文献（21-23）报道了实验结果。在太阳热能制氢方法中，基于金属氧化物的还原和再氧化的两步式水分解循环是突出的，因为它们实现了可使这些系统经济且可在商业规模上实现的高效能。

根据该团队的说法，可以修改水合度概念以产生高压氢。这很重要，因为必须压缩氢才能运输和使用氢。

这是一个氢世界...

至于氢在化学工业中的用途，研究人员指出：

化学工业是最大的电力消费者之一，可以使用上面列出的策略通过水化过程来提供电力。而且，氢是化学工业必不可少的分子。它主要用于加氢，加氢处理和催化剂再生，这是所有化工厂的常见操作...

然后是食品和肥料行业：

所有氮肥和复合肥料的生产都需要使用大量的氢。另外，氢是从植物油生产饱和脂肪酸的主要化合物。

至于汽车行业，燃料电池电动汽车正赶上他们的电池电动汽车表亲，但俗话说，不要回头...

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图片：通过普渡大学。