重型運輸用氫研究：查爾姆斯團隊指出本地生產綠氫最優

如果卡車使用氫而不是化石燃料運行，重型道路運輸產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、分配和使用方式上的差異，會極大影響其氣候效益。

本地生產的綠氫是對氣候最有利的選擇，同時還具有一個額外優勢：即使在危機和戰爭時期，也能使所有國家實現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增長，因此該行業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略的重要組成部分。

這項發表在《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。”

該研究的主要結論是，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。

研究中最明確的發現之一是，藍氫（由天然氣制成，并將過程中產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，藍氫的生產是氣候中性的，但在現實中并不是這樣。在轉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。”

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，我們已經在俄烏戰爭中看到了這一點。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。”

研究還顯示，在靠近加氫站的地方生產氫，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。以氣態形式運輸需要強力壓縮，而以液態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，而液態氫還要面對運輸過程中蒸發的問題。”

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，但總體結論可以推廣到全球。

Maria Grahn 說：“交通運輸行業正在快速變化，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層面，非常適合作為決策依據。”

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、新能源網綜合）