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氢能为何低碳,与其他常见能源如何换算?

2024-07-10 来源:三一氢能 浏览数:208

氢气以其卓越的能量转换效率,在众多能源中脱颖而出。它的能量转换效率高,与传统燃料相比,具有显著的环境优势,对实现碳中和目

氢气以其卓越的能量转换效率,在众多能源中脱颖而出。它的能量转换效率高,与传统燃料相比,具有显著的环境优势,对实现碳中和目标发挥着重要作用。

氢能为何被称为清洁低碳能源

在氢的应用中,氢气与氧气反应只会产生能量和水。因此,无论在燃料电池电化学反应还是作为工业原料使用时,氢气都不会像化石能源那样产生污染物和二氧化碳,从而实现真正的零碳排放。如果使用风能或光伏发电等可再生能源进行水电解制氢,则可以实现全生命周期的零碳排放。

(图:能源形式)

人类使用的终端能源主要包括石油、煤炭、天然气、电能、热能、氢能及合成气、甲醇等。其中,石油、煤炭、天然气以及合成气和甲醇的使用都会产生大量碳排放,而热能的应用范围相对有限。因此,氢能是除电能外唯一一种可广泛应用的零碳终端能源,也是唯一可广泛应用的零碳实体能源。氢能的应用场景非常广泛,将成为未来能源系统中不可或缺的一部分,并在实现碳中和目标中发挥关键作用。

氢与其他常见能源的换算

氢气的高热值为142 MJ/kg,低热值为120 MJ/kg。从燃烧放热的角度来看,按高热值计算,1公斤氢气相当于2.95公斤(4.06升)汽油、3.08公斤(3.65升)柴油、2.58公斤[3.57立方米(标准状态)]天然气或39.4千瓦时电量。由于在燃烧或用于燃料电池发电时冷凝热通常无法利用,中国一般按低热值计算。按低热值计算,1公斤氢气相当于2.7公斤(3.7升)汽油、2.8公斤(3.38升)柴油、2.4公斤[3.35立方米(标准状态)]天然气或33.3千瓦时电量。

当将氢能用于燃料电池时,燃料电池的效率远高于燃气轮机。因此,在将氢气与汽油、柴油等进行换算时,需要考虑燃料电池的高效率。燃料电池系统的效率(按低热值计算)通常在40%到60%之间,明显高于汽油或柴油发动机。以典型效率值为例,燃料电池系统的效率为50%,汽油机为28%,柴油机为38%,而锂电池系统的效率则为90%。因此,当1公斤氢气用于燃料电池车辆时,相当于约6.9升汽油、4.5升柴油或18.6千瓦时电量的锂电池能量。

(图:氢气用于燃料电池车与不同能源折算值)

未来,三一氢能将呈现更多深度内容。请持续关注“氢言氢语”,与三一氢能一起走进氢的世界,共创零碳未来。


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