英国绿色氢:一项研究

绿色氢最初被第一次在1500年代早期,但是他不追求他的实验,涉及等溶解金属锌在酸性和看到气泡的嘶嘶声。没有燃烧化石燃料来减少这些金属的矿石生产,因此没有化石二氧化碳排放。

图片来源:肖恩·亨佩尔/ Shutterstock.com

当第一次把铁屑在稀酸在1671年,罗伯特·博伊尔目睹了类似的反应在英国,在亨利·卡文迪什在他的1766篇论文,这个绿色的气体是一个定义良好的材料以非凡的品质,在燃烧时产生水。1783年,拉瓦锡发表了一篇论文在右边这个反应理论,命名反应物氢和氧。

即使尼科尔森和卡莱尔描述了电解水在1800年使氢气和氧气,反应肯定是灰色(即。,fossil), but it may have been green if the voltaic batteries used to supply the electric current were constructed from metals derived from charcoal.

如图1所示,化石的生产氢气,也称为灰色氢,正在慢慢增加世界各地但必须在2100年秋天如果全球变暖是监管。

图1所示。英国时间图的绿色氢发现,替代化石灰氢和re-emphasis于2021年。图片来源:肯德尔,2022

绿色的氢在英国

2021年,英国政府承认绿色氢作为一种可行的解决方案的气候挑战,排名仅次于风能但核之前,零排放汽车,和绿色建筑的优先级列表10的可能性。

等城市伯明翰早就认识到需要从燃烧化石燃料减少危险排放通过建立清洁空气区(caz)。然而,这并不包括在全球变暖的响应。

2021年7月,伯明翰引入绿色氢燃料补给站和20个氢燃料电池电动汽车(HFCBEVs)取代柴油巴士。

巴拉德质子交换膜燃料电池(聚合物电解质膜燃料电池)的巴士,最初显示1993年在温哥华,会见了反对派的支持者的纯电池电动车(成为)。2003年第一个氢燃料电池巴士抵达伦敦,但燃料并不环保。

K肯德尔博士建立第一个绿色氢站2008年在英国测试五HFCBEV出租车在伯明翰大学的校园,证明这种技术使用相同数量的能量作为锂贝福但范围的燃烧汽车的两倍等于体重和能量储存。

提议绿色氢在英国城市的崛起提出了解决该国35%的股份有限公司₂化石燃料排放的交通工具,虽然时间是未知的。英国完全拒绝化石氢,另一个世纪的绿色氢研究和扩散似乎是必需的。

开始查询,“你什么意思,绿色的吗?”,继续认为石化有限公司₂从交通的主要问题是绿色氢可以解决,这个问题研究发表在清洁技术本文中讨论,包括绿色氢在英国的崛起。

《清洁空气区和气候紧急在论文中讨论了英国城市。讨论了早期发展绿色运输氢,以及实施时间表改变在伯明翰,然后在整个英国。最后,绿色的未来氢在英国进行了探讨。

方法

这项研究展示了研究人员可能需要有条不紊的通过消除化石柴油,用于日常生活的几乎每一个元素,包括食品、钢铁、电网能量,加热,和交通(表1)。

表1。英国行业导致石化有限公司₂排放,无视公司10%₂体现在进口商品。资料来源:肯德尔,2022年

部门	%石化有限公司2
农业	8
工业和浪费	14
电网	18
加热建筑物	25
运输	35

图2描述了第一个零排放汽车(zev)到达CAZ,共有124多。

图2。左:氢燃料电池电动汽车抵达伯明翰2021年7月;正确的:空气清洁区(CAZ)地图。图片来源:肯德尔,2022

补充Microcab汽车,气体被压缩到400压力使用空气产品分发器(图3)。

图3。左:第一届英国绿色氢站于2008年由K肯德尔伯明翰大学;正确的:五个校园hydrogen-fuel-cell-battery-electric-Microcab汽车测试5年以上。图片来源:肯德尔,2022

Standard-drive周期完成,每公里能耗在乔丹记录,如图4所示,比较五Microcabs增强能效3800种不同类型的汽油汽车从2000年到2010年在中国使用。

图4。MJ / 3800公里的类型的能源消耗的汽油燃烧汽车在中国与车重kN,显示了库仑摩擦定律,在前期制作与4 HFCB汽车。图片来源:肯德尔,2022

相比明显高于化石石化炼油厂网站上生成氢,图5演示了如何绿色氢代全球扩张。

图5。示意图全球氢产量从2000年起的照片。公认的编号为2022显示为圆形点,近似拟合线显示化石氢仍然增加从70年Mte / 100 Mte / 2050年,其后逐渐下降,绿色氢取代它来放大整个市场的一个重要因素随着新应用的出现,最终达到数百Mte /(从英国政府的预测估计)。图片来源:肯德尔,2022

Microcab出租车/车(图6)于2004年由Jon Jostins设计,自2012年以来进一步发展和增强欧盟群项目启动时建立氢公路伯明翰和德国之间。

图6。左:2021年氢气站在英国与欧盟相比,表明英国只有12站2021年只有4工作,这是与93年在德国;正确的:Microcab HFCBEV出租车/车在伯明翰。图片来源:肯德尔,2022

图7描述了两个例子。在罗瑟勒姆生成绿色能源,风力涡轮机用于电解水来制造绿色氢。伯明翰站,另一方面,它的能量来自电网,自称是环保绿色能量摄入的系统评估和分配给ITM在纸上。

图7。左:ITM罗瑟勒姆氢站由风力涡轮机;正确的:伯明翰ITM氢站与邓肯叶伦ITM动机CEO。图片来源:肯德尔,2022

绿色的未来氢在英国

更换超过1 Mte /石化设备中产生的化石氢现在是英国的首要任务而言,绿色的氢。例如,公共汽车和卡车应该替换为氢燃料电池电动汽车(HFCBEVs)。所有这些燃烧的汽车应该更换,防止死亡和疾病在许多城市同时削减35%的英国矿物有限公司₂排放。

电池电动汽车(BEV)注册在英国获得超过1%的普及率在2021年,然而,氢燃料电池电动汽车(HFCBEV)注册仍低1000倍。伯明翰的贝福和绿色氢汽车人口预计将达到100000,到2030年,大大降低有限公司₂和其他的排放。

空气清洁区(caz)是至关重要的,因为他们可能刺激转向绿色氢和居民证明这种新燃料将提高国家的生活质量。完成这一重大转变,几乎1 Mte /英国绿色氢(4千瓦持续一代)需要,从2020年接近于零。

绿色氢也被用于减少天然气使用建筑和工业地点当地联产可能比电网分配能量更有效。这些进展将需要额外的4瓦的连续输出,主要来自风力涡轮机,其人口预计将在2050年增加一个数量级,而salt-cavern存储将迅速扩大的三个小网站利用。

期刊引用:

肯德尔,k(2022)绿色氢在英国:进展和前景。清洁技术4(2)pp.345 - 355。网上:https://www.mdpi.com/2571-8797/4/2/20/htm。

引用和进一步阅读

1. 肯德尔,M。等。(2021)Hystory:氢的故事;Adelan:英国伯明翰。
2. 里格登,J S(2003):氢的基本元素。美国物理学杂志》,71年版(2),第189页。doi.org/10.1119/1.1522705。
3. 博伊尔,R(1672)所写的大片尊贵罗伯特•博伊尔包含新的实验之间接触关系火焰和空气:戴维斯的出版物:英国伦敦。
4. 卡文迪什,H(1766)三篇论文,包含实验人为空气。:英国皇家学会哲学学报大学出版社:伦敦,英国,1766;56,141 - 184页。https://doi.org/10.1098/rstl.1766.0019
5. Brightling J(2014)历史悠久在白金汉蒸汽转化。氮+合成气,327年,46页。可以在:https://fdocuments.net/document/a-long-history-in-steam-reforming-at-billingham.html
6. 英国氢战略、业务部门、能源和工业战略。2021;p。121。ISBN 978-1-5286-2670-5。可以在:https://assets.publishing.service.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/1011283/UK-Hydrogen-Strategy_web.pdf(2022年2月20日访问)。
7. 呼气测醉器。维基百科。可以在:https://en.wikipedia.org/wiki/Breathalyzer
8. 斯图尔特,H & Binney则C R(2022)改善发动机由爆炸可燃蒸气或气体和空气的混合物。7146年没有专利,1890年5月。可以在:https://www.wikiwand.com/en/Herbert_Akroyd_Stuart。
9. 霍克,D(2020)天然气网络创新的竞争。:有节奏的第四次项目进展报告(PPR);HyDeploy,基尔大学:纽卡斯尔在莱姆,英国。
10. 贝咨询在1921年英国低碳标准氢,氢Standard-GOV英国低碳设计。英国(2022)。可以在:http://www.gov.uk。
11. 国王,国王J(2007)对低碳汽车;第一/二部分。:英国财政部:英国伦敦。
12. 汗,S(2021)伦敦市长,伦敦市中心超低排放区2020年的报告。:大伦敦管理局:英国伦敦。
13. 可以在:https://www.statista.com/statistics/616220/diesel-fuel-stock-uk/: ~:文本=柴油车辆% 20 % 20燃料% 20股票% 20 % 20 % 20 % 20联合王国,数字% 20增加% 20到2000万年% 20约% 201.4% % 20度规% 20吨(2022年2月20日访问)。
14. 肯德尔,K。等。伯明翰(2011)氢燃料电池混合动力汽车的校园。能源杂志,196年(1),325 - 330页。doi.org/10.1016/j.jpowsour.2009.12.012。
15. 肯德尔,K。等。(2013)应用库仑摩擦定律定义新卷的能耗。:混合动力汽车和电动汽车专业会议2013 (HEVC 2013),伦敦,英国,2013年11月6日至7日。可以在:https://digital-library.theiet.org/content/conferences/10.1049/cp.2013.1894
16. 可以在:https://www.h2 view.com/story/air -公司-铅- 200 mw -旗舰店-绿色-氢。
17. 可以在:https://www.iea.org/reports/global -氢-评估- 2021(2022年2月20日访问)。
18. 刘、Z。等。(2019)中国可再生能源汽车进展:燃料电池,氢和电池混合动力汽车。能量,12(1),54页。doi.org/10.3390/en12010054。
19. H2。生活:氢气站在德国和欧洲(2022)。可以在:https://h2.live/en
20. 氢的股票可以繁荣欧洲轴心从俄罗斯天然气(2022)。可以在:http://fool.co.uk