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氢气颜色–灰色、蓝色和绿色氢气–生产、储存和使用

4月2日,2021年欢迎

随着不断增长的重点清洁、可再生能源在全球范围内,能源生产商正在利用氢气作为能源。尽管氢已被证明在整个发电谱中有着不同的应用,但必须首先将其加工成有用的形式。

本文将讨论如何在工业规模上综合不同形式的氢气。

氢颜色是什么意思?

虽然已经证实氢是一种清洁能源,但合成氢的过程是能源密集型的,可以产生大量的碳。不同颜色的氢描述了独特工艺产生的气体形式。至少有四种不同的颜色归因于使用不同原材料和工艺产生的氢气。

氢气可以通过下面的颜色进行分类。

  • 棕色氢
  • 灰色氢
  • 蓝色氢
  • 绿色氢

氢生产过程

使用不同的技术和基材可以商业生产氢气。然而,大多数过程将产生大量碳,产生环境问题。

此外,所有氢气产生方法都是能量密集的。通过在制造过程中掺入脱碳,可以更有效和环保的氢合成。

关键的生产技术取决于甲烷的蒸汽重整和煤的气化。

什么是绿色氢?

在对商业上有用的氢气进行分级时,绿色氢气占主导地位。这种形式的气体是使用可再生能源产生的,这种能源可以产生清洁燃烧的燃料,而合成过程中不会产生任何碳排放。

制造绿色氢气的典型过程是通过电解将水分解成其组成元素。供应给制造过程的电力将用于通过在电解槽阳极处引起氧化反应(形成氧气的电子损失)和在其阴极处引起还原(形成氢气的电子增益),将水分解为氢气和氧气。

绿色氢气可以通过三个主要的电解生产:

  1. 碱性电解
  2. 固体氧化物电解
  3. 使用质子交换膜。

什么是蓝色氢?

蓝色氢气是另一种有用的气体形式,它是通过使用排放限制技术来吸收和储存其大部分碳副产品而产生的。天然气和其他化石燃料通常构成制造商用氢气的基质。

将碳捕获、利用和储存过程纳入气体合成循环将重新利用任何产生的碳,以便在制氢过程中重复使用,或将其储存起来供将来使用。

产生蓝氢的过程始于来自天然气或煤炭产生的基材的利用,然后经历气化或蒸汽甲烷重整,然后进行碳捕获,利用和储存(CCU)。该过程的最终产品是具有生产的低二氧化碳排放的蓝色氢气。

蓝氢与绿色氢气

蓝色和绿色氢之间的主要比较是由它们合成引起的碳排放来实现。虽然在零碳排放最环保的过程中产生绿色氢气,CCUS技术用于限制创造蓝氢时释放的排放。

什么是灰色氢?

灰色氢的生成与蓝色氢类似,但关键区别在于没有碳捕获、利用和储存。灰色氢气是由产生大量碳的蒸汽甲烷重整过程产生的。

如何储存氢?

需要适当储存不同形式的氢气,尤其是在绿色氢气的情况下,在原材料采购、合成和使用之间可能会出现延迟。

在大量氢气的主要储存方案中是天然地质形成:含水层,盐和岩石洞穴,以及耗尽天然气藏。在这四种存储选项中,盐洞是最合适的替代方案,为产生的气体提供最佳的存储空间。

如何使用脱碳氢?

脱碳氢有三个主要的工业应用:

  • 发电
  • 工业加热
  • 工业原料

发电

脱碳氢水为风和太阳能的其他低碳电源提供了可行的替代品,这可能受到天气条件的影响,因此是间歇性的。脱碳氢可用于以有效且响应于需求的方式产生电力。

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工业供暖

许多工业过程需要温度升高,以制作最终产品。脱碳氢可用作消防工业窑,驱动化学反应和伪造金属部件所需的足够量的热量来源。

工业原料

脱碳氢气可作为驱动工业机械和工艺的有效燃料。脱碳氢作为原料气体,可用于取代碳产生的化石燃料,这对环境产生负面影响。

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