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燃料電池背后的“環(huán)保危機”

   2023-11-15 氫啟未來網(wǎng)安熠46620
核心提示:盡管燃料電池技術(shù)本身是相對清潔的,但在實際應(yīng)用中仍然可能對環(huán)境造成一定的負面影響

燃料電池在工作過程中,通過氫氣和氧氣反應(yīng)發(fā)電,排放物只產(chǎn)生水,不會排放二氧化碳等溫室氣體。作為一種清潔能源技術(shù),燃料電池具有零排放、無噪音等優(yōu)點,但其對環(huán)境的影響也存在一定的爭議。

燃料電池具有優(yōu)秀的環(huán)保性能,但其消耗的氫燃料需要人工大規(guī)模生產(chǎn),燃料電池發(fā)電過程中使用的水也需要經(jīng)過凈化處理,此外,制氫所使用的電解水設(shè)備也可能釋放出一些污染物。

因此,盡管燃料電池技術(shù)本身是相對清潔的,但在實際應(yīng)用中仍然可能對環(huán)境造成一定的負面影響。

氫燃料生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的碳排放不可忽視

工業(yè)副產(chǎn)氫也被稱為灰氫,灰氫主要是通過化石燃料燃燒產(chǎn)生的氫氣,生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生碳排放。工業(yè)副產(chǎn)氫主要來源是氯堿副產(chǎn)制氫、焦爐煤氣制氫、輕烴裂解制氫(丙烷脫氫、乙烷裂解)、合成氨/甲醇等工藝。其中焦爐煤氣副產(chǎn)氫供給量較大,占比70%左右。網(wǎng)絡(luò)公開數(shù)據(jù)顯示,當前的3400萬噸氫產(chǎn)量中,有3000多萬噸都是灰氫。

西班牙學者Valente等研究發(fā)現(xiàn),天然氣重整制氫過程的碳排放、能耗、酸性物質(zhì)排放占生命周期的30%以上,遠高于風電制氫。

氫的供給途徑影響著氫能的環(huán)保性,灰氫的大量使用并無法達成雙碳目標,氫能和電一樣,目前存在怎樣實現(xiàn)它的來源無碳化的問題,需要探尋其它制氫路徑減少、消除碳排放。

于是,通過風、光等可再生能源發(fā)電,采用電解水制氫的方式生產(chǎn)的綠氫,成為未來氫能發(fā)展的主要方向。長期來看,綠氫能在根本上解決碳排放問題。國家發(fā)改委原副主任張曉強曾提出,將來對于石化、鋼鐵、化工等企業(yè),如果能實現(xiàn)灰氫轉(zhuǎn)綠氫,就會為整個綠氫應(yīng)用提供一個巨大的場景。

雖然綠氫成為減碳的希望,但依靠當下的技術(shù)也做不到完全的0污染、0排放。

綠氫主要來源是電解水制氫,電解水制氫又分為堿性電解水制氫、質(zhì)子交換膜電解水制氫、固體氧化物電解水制氫。其中堿性電解水制氫系統(tǒng)中具有腐蝕性液體,在電解槽生產(chǎn)、使用的過程中會對環(huán)境產(chǎn)生影響。

同時,當前國內(nèi)雖開始使用廢棄光電資源進行綠氫生產(chǎn),但還在進行示范運營,尚未大范圍推廣。大部分綠氫生產(chǎn)使用的電力,還是來自化石能源,在生產(chǎn)鏈上游仍會出現(xiàn)碳排放。

燃料電池在生產(chǎn)制造、使用過程中產(chǎn)生的資源消耗,也需要作為燃料電池環(huán)保與否的評估因素

國內(nèi)的研究重點主要集中在不同制氫方案的成本和環(huán)保性,除此之外,也需要把燃料電池系統(tǒng)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能耗與成本也納入考慮范圍。

有研究表明,燃料電池堆和儲氫罐的生產(chǎn)過程會對環(huán)境產(chǎn)生較大影響。同時,氫的輸送和儲存階段也會產(chǎn)生能源消耗和碳排放。這些生產(chǎn)過程可能涉及廢水、廢氣和固體廢棄物的處理,如果處理不當會對周邊環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)造成潛在的危害。

相比起鋰電池報廢后由于回收價值低等原因造成的污染,燃料電池的回收價值相對較高,有利于資源循環(huán)利用。

不過,燃料電池廢料回收主要依賴化學提煉,需要把燃料電池進行破碎后,使用化學制劑提取其中的鉑金屬等物質(zhì)。當前進行燃料電池回收的目的主要在于降低生產(chǎn)成本,過程中會產(chǎn)生有害物質(zhì)排放,對環(huán)境造成一定影響。

中國科學院科技戰(zhàn)略咨詢研究院副研究員姬強指出,推進碳達峰、碳中和成為國家重大戰(zhàn)略,既是對國際社會的莊嚴承諾,也是推動高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在要求。能源轉(zhuǎn)型是必然趨勢,能源轉(zhuǎn)型是能量系統(tǒng)出現(xiàn)了重大結(jié)構(gòu)性變化,往往由對不同燃料的需求和可獲得性所驅(qū)動的。能源轉(zhuǎn)型必然是一個長期曲折的過程,可再生能源對化石能源的替代需要循序漸進。未來隨著綠氫和燃料電池系統(tǒng)的技術(shù)革新,燃料電池的環(huán)保性將會進一步提升。

 
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