绿色氢气是利用可再生能源通过电解将水分离成氢气和氧气而产生的。它可以直接使用，也可用于合成燃料（也称为电子燃料），以实现公路、铁路、海运和空运的去碳化。在全球和美国的化石燃料二氧化碳排放量中，运输部门分别占 22% 和 37%。
马萨诸塞大学的研究人员计算了直接使用绿色氢气或间接使用电子燃料为飞机、火车、汽车和轮船提供动力的系统总能效。系统能效衡量的是相对于投入的可再生电能总量而言，用于驱动地面交通工具车轮以及飞机和轮船推力的能量。
研究人员既考虑了在发动机或燃料电池中直接使用氢气，也考虑了以电子燃料（如电子汽油、电子柴油、电子喷气燃料、电子甲醇和电子氨气）的形式间接使用氢气。将这些用途与电池电动方案进行比较后，他们发现在氢气或电子燃料的生产、储存、运输、分配和使用过程中，系统效率低下会导致初始电力输入能量损失约 80% 至 90%。
相比之下，电力驱动交通工具的效率是直接使用氢气或使用电子燃料的三到八倍。他们的研究结果将于8月7日在线发表，并于8月21日在 Joule 杂志上发表。
这项研究是马萨诸塞大学 MI 氢能计划的一部分，该计划旨在促进马萨诸塞大学研究人员、社区团体、政府和行业合作伙伴之间的合作，以创造加速清洁能源转型的氢能解决方案。研究团队包括来自可持续系统中心、密歇根工程学院航空航天工程系和海军建筑与海洋工程系的科学家。
研究人员认为，氢气或电子燃料更适合作为这些重型运输应用的能源。使用氢作为直接燃料需要对燃料和基础设施进行大规模改造。使用以氢为基础的电子燃料可以避免这些变化，但在大多数情况下，它们的能效比直接使用绿色氢气低约 20%-50%。
为了描述系统效率的特点，并直观地显示每种制氢途径的能源输入和损失，研究团队绘制了一套共 25 幅的桑基图。这些图表从可再生电力输入开始，追踪氢气从生产、输送到最终用于燃料电池、内燃机或飞机涡轮风扇的整个过程中的能量流。研究人员将这些制氢途径与另一套 6 个图表中的所有电力方案进行了比较。
研究人员还测量了每种氢途径的能源强度，即在所有主要运输方式中，以吨公里为单位的货运或以乘客公里为单位的客运所需的可再生能源。
原文链接: Timothy J. Wallington et al, Green hydrogen pathways, energy efficiencies, and intensities for ground, air, and marine transportation, Joule (2024). DOI: 10.1016/j.joule.2024.07.012
