化石燃料是溫室氣體排放量的重要組成部分。隨著對可再生能源和環(huán)保能源作為解決方案需求不斷增長,這些能源的來源也隨之增加。其中,氫被認(rèn)為是化石燃料的潛在替代品。氫是地球上最豐富的元素之一,可以從多種來源中獲得,例如水、生物質(zhì)、天然氣、乙醇等等。如果要用于燃料電池電動汽車或內(nèi)燃機中,氫氣還需要經(jīng)過生產(chǎn)、儲存和分配等階段。所有的這些步驟從技術(shù)、經(jīng)濟以及環(huán)境的角度來看都是可行的。因此,本文研究的主要目的是評估氫氣作為流動資源從生產(chǎn)到最終使用的各個階段的可行性和影響。本文闡述了關(guān)于氫從源頭到使用途徑的一般性討論,包括對經(jīng)濟活力和環(huán)境問題的影響性分析。此外,還介紹了目前需要更多研究人員以及政治決策者參與的主要挑戰(zhàn)和研究領(lǐng)域。
研究結(jié)果表明,氫氣生產(chǎn)技術(shù)需要更多的發(fā)展推動才能具有競爭力。其中具有最佳成效的生產(chǎn)方法是混合生產(chǎn)方法,其次是通過熱能和太陽能。氫氣輸送方式的可行性取決于高效儲存的可行性。儲存方面的主要困難是要獲得良好的體積密度。目前壓縮儲存的體積密度約為5.7%(重量百分比)。目前儲氫技術(shù)處于不同的發(fā)展階段,但并沒有達(dá)到完全符合要求的實驗結(jié)果。這是氫經(jīng)濟可行性和交通運輸方面面臨的最棘手的難題,需要大量的關(guān)注。燃料電池還需要在系統(tǒng)的耐久性(目前的耐久性約為12萬公里)和成本方面取得更好的結(jié)果。
在內(nèi)燃機應(yīng)用中,HC和CO的排放量隨著富氫而降低。但是,當(dāng)氫氣不足時,會增加NOx的產(chǎn)生。因此,內(nèi)燃機的效率也有待提高。