密歇根大學(xué)（University of Michigan）的一項(xiàng)研究顯示，綠色氫正在成為交通脫碳的重要潛在解決方案，但新的能源效率研究表明，它應(yīng)該戰(zhàn)略性地用于重型公路、鐵路、航空和海洋運(yùn)輸。

　　綠色氫是利用可再生電力電解水，將水分解為氫和氧而產(chǎn)生的。它可以直接使用或用于合成燃料(也稱(chēng)為電子燃料)，以使公路、鐵路、海洋和航空運(yùn)輸脫碳。交通運(yùn)輸業(yè)的二氧化碳排放量約占全球的22%，占美國(guó)化石燃料二氧化碳排放量的37%。

　　根據(jù)研究人員的說(shuō)法，為了緩解氣候變化，客運(yùn)和貨運(yùn)運(yùn)輸?shù)拿撎贾陵P(guān)重要，他們計(jì)算了直接或間接使用綠色氫為飛機(jī)、火車(chē)、汽車(chē)和船舶提供動(dòng)力的總系統(tǒng)能源效率。系統(tǒng)能源效率測(cè)量用于驅(qū)動(dòng)地面模式車(chē)輪的能量，以及飛機(jī)和船舶的推力，相對(duì)于投資的可再生電能總量。

　　密歇根大學(xué)的研究人員既考慮了在發(fā)動(dòng)機(jī)或燃料電池中直接使用氫，也考慮了以電子燃料的形式間接使用氫，如電子汽油、電子柴油、電子噴氣燃料、電子甲醇和電子氨。他們發(fā)現(xiàn)，在氫氣或電子燃料的生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、分配和使用過(guò)程中，系統(tǒng)效率低下，導(dǎo)致初始電力輸入的能量損失約為80%-90%。

　　相比之下，電動(dòng)交通的效率大約是直接使用氫或電子燃料的3到8倍。

　　他們的研究結(jié)果將于8月7日在網(wǎng)上發(fā)表，8月21日在《焦耳》雜志上發(fā)表。

　　格雷格·凱奧利安(Greg Keoleian)是這篇論文的資深作者，也是密歇根大學(xué)氫動(dòng)力計(jì)劃的聯(lián)合主任，他說(shuō)：

　　“考慮到氣候變化的不利影響，我們迫切需要減少交通運(yùn)輸?shù)奶寂欧牛鴼夂蜃兓粫?huì)加劇。”

　　“我們通過(guò)研究能量學(xué)來(lái)研究氫在哪里可以發(fā)揮作用，以幫助指導(dǎo)部署以及其他因素，如成本、加油時(shí)間、續(xù)航里程和安全性。”

　　這項(xiàng)研究是密歇根大學(xué)氫計(jì)劃的一部分，旨在促進(jìn)密歇根大學(xué)研究人員、社區(qū)團(tuán)體、政府和行業(yè)合作伙伴之間的合作，以創(chuàng)造加速清潔能源轉(zhuǎn)型的氫解決方案。研究小組包括來(lái)自可持續(xù)系統(tǒng)中心、密歇根工程學(xué)院航空航天工程系和海軍建筑與海洋工程系的科學(xué)家。

　　該報(bào)告的第一作者、密歇根大學(xué)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展學(xué)院可持續(xù)系統(tǒng)中心的研究專(zhuān)家蒂姆·沃林頓(Tim Wallington)說(shuō)：

　　“我們發(fā)現(xiàn)，美國(guó)的可再生電力來(lái)源不足以支持輕型汽車(chē)的氫生產(chǎn)。”

　　“綠色氫應(yīng)該戰(zhàn)略性地用于重型公路、鐵路、航空和海洋運(yùn)輸，在這些領(lǐng)域，電動(dòng)替代品受到負(fù)載和續(xù)航里程的限制。”

　　然而，沃林頓說(shuō)，電池不適用于需要長(zhǎng)距離行駛的重型運(yùn)輸車(chē)輛。電池太重，體積太大，無(wú)法為200英里(322公里)以上的飛行提供動(dòng)力，無(wú)法讓一艘貨輪穿越海洋，也無(wú)法讓一列火車(chē)穿越大陸。

　　研究人員表示，氫或電子燃料作為這些重型運(yùn)輸應(yīng)用的燃料更有意義。使用氫作為直接燃料來(lái)源需要在燃料和基礎(chǔ)設(shè)施方面進(jìn)行巨大的改變。使用氫基電子燃料可以避免這些變化，但在大多數(shù)情況下，它們的能源效率比直接使用綠色氫低大約20%-50%。

　　為了描述系統(tǒng)效率并可視化每個(gè)氫途徑的能量輸入和損失，研究小組開(kāi)發(fā)了一套25張Sankey圖。這些圖表從可再生電力輸入開(kāi)始，并跟蹤從氫氣生產(chǎn)到最終使用燃料電池、內(nèi)燃機(jī)或飛機(jī)上的渦輪風(fēng)扇的能量流動(dòng)。這些氫途徑與所有電動(dòng)選項(xiàng)的另一組6張圖進(jìn)行了比較。

　　研究人員還測(cè)量了每條氫途徑的能源強(qiáng)度，即在所有主要運(yùn)輸方式中，以噸英里為單位運(yùn)送貨物或以乘客英里為單位運(yùn)送人員所需的可再生電力。

　　格雷格·凱奧利安(Greg Keoleian)說(shuō)：

　　“我們發(fā)現(xiàn)，這里的趨勢(shì)與以石油為基礎(chǔ)的運(yùn)輸?shù)哪茉磸?qiáng)度趨勢(shì)一致：有了氫，鐵路和航運(yùn)效率最高，而飛機(jī)效率最低，因?yàn)槟惚仨毎阎亓颗e在空中。”

　　“從可持續(xù)交通的角度來(lái)看，你會(huì)想要使用效率最高、能源消耗最少的交通方式?？稍偕娏κ且环N稀缺資源，所以我們必須明智地使用它。”

　　（素材來(lái)自：University of Michigan 全球氫能網(wǎng)、新能源網(wǎng)綜合）