如果卡車使用氫而不是化石燃料運行，重型道路運輸產(chǎn)生的二氧化碳排放可以大幅減少。與此同時，瑞典查爾姆斯理工大學的一項新研究顯示，氫氣在生產(chǎn)、分配和使用方式上的差異，會極大影響其氣候效益。

本地生產(chǎn)的綠氫是對氣候最有利的選擇，同時還具有一個額外優(yōu)勢：即使在危機和戰(zhàn)爭時期，也能使所有國家實現(xiàn)能源和燃料自給自足。

目前，重型道路運輸占全球石油消費量的五分之一；在歐盟，重型柴油卡車是交通相關溫室氣體二氧化碳排放的最大來源。未來，道路運輸需求預計將持續(xù)增長，因此該行業(yè)對石油化石燃料的需求也將隨之上升。

在重型車輛領域用氫取代化石燃料，是全球減少二氧化碳排放戰(zhàn)略的重要組成部分。

這項發(fā)表在《iScience》期刊上的查爾姆斯研究，對氫作為燃料的潛力進行了全面分析：從生產(chǎn)和運輸，到卡車制造中材料的選擇，再到燃料的實際使用。該研究的第一作者Jorge Enrique Velandia Vargas說：“氫在燃料電池中使用時不會產(chǎn)生二氧化碳，但我們需要確保不會把排放從生命周期的一個部分轉(zhuǎn)移到另一個部分。因此，我們構建了不同的未來瑞典供應鏈情景，并對生命周期每一個階段的不同技術進行了評估?！?/strong>

該研究的主要結(jié)論是，與柴油相比，重型車輛使用氫可以顯著減少二氧化碳排放。然而，不同的制氫方式和處理方式會帶來顯著不同的氣候排放，而這項研究為評估這些選擇提供了重要工具。

研究中最明確的發(fā)現(xiàn)之一是，藍氫（由天然氣制成，并將過程中產(chǎn)生的二氧化碳捕集并儲存，而不是排放到大氣中）對氣候的影響可能高于由水和可再生電力生產(chǎn)的綠氫。

查爾姆斯理工大學機械與海事科學系副教授Maria Grahn說：“從理論上看，藍氫的生產(chǎn)是氣候中性的，但在現(xiàn)實中并不是這樣。在轉(zhuǎn)化過程之后不可能捕集所有的二氧化碳，大約有5%到10%會泄漏到大氣中，而且包括制造過程在內(nèi)的整個供應鏈還會泄漏甲烷，而甲烷的溫室效應是二氧化碳的30倍?！?/p>

研究人員還指出，在同樣的工藝中可以用生物甲烷替代天然氣。生物甲烷是一種由糞便或食物廢棄物等有機廢物制成的可再生氣體。理論上，它可以通過植物光合作用從大氣中吸收的二氧化碳多于排放量，從而實現(xiàn)負排放的制氫。

然而，該過程仍然需要碳捕集與儲存基礎設施，而且每一個步驟都需要能量。研究人員認為，因此與其先把生物甲烷轉(zhuǎn)化為氫，不如直接把生物甲烷作為卡車燃料使用，可能更為高效。

研究認為，綠氫是對氣候最優(yōu)的選擇。它以水為原料，所需能量來自可再生能源。

Maria Grahn說：“如今我們經(jīng)常談論‘韌性’，也就是一個社會或一個國家在不確定的世界中應對風險的能力。

能源自給和減少碳排放同樣重要，我們已經(jīng)在俄烏戰(zhàn)爭中看到了這一點。而氫可以在世界任何地方利用水以及來自太陽或風的能量來生產(chǎn)?！?/p>

研究還顯示，在靠近加氫站的地方生產(chǎn)氫，比建設大型集中式制氫工廠對氣候更有利。如果在加氫站現(xiàn)場制氫，就可以避免長距離運輸氫氣，否則這會消耗大量能源并產(chǎn)生排放。

Jorge Enrique Velandia Vargas 說：“氫是所有元素中最輕的，并不‘喜歡’被運輸。以氣態(tài)形式運輸需要強力壓縮，而以液態(tài)形式運輸則需要極端低溫冷卻。這兩種方式都會帶來能量損失，而液態(tài)氫還要面對運輸過程中蒸發(fā)的問題?！?/p>

總體而言，研究人員認為，只有在合適條件下，氫才能最大限度地發(fā)揮其減排作用，并避免浪費時間和資源。該研究基于瑞典的條件，但總體結(jié)論可以推廣到全球。

Maria Grahn 說：“交通運輸行業(yè)正在快速變化，每一個決策都會帶來長期后果。因此，決策最好建立在深入的評估和生命周期分析基礎之上。我們的研究處于高系統(tǒng)層面，非常適合作為決策依據(jù)?！?/p>

原文鏈接：https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(25)01868-1

（素材來自：iScience/查爾姆斯 全球氫能網(wǎng)、新能源網(wǎng)綜合）