氫燃料投資可能會加劇全球變暖 - 彭博社

圖片插圖：Stephanie Davidson；圖片：Getty (1)一個渴望氣候友好燃料的世界寄希望於氫氣，認為這是一種可以為工廠、建築、船舶和飛機提供動力而不會向天空排放二氧化碳的方式。

但現在科學家們警告稱，泄漏到大氣中的氫氣可能會像碳一樣對氣候變化產生影響。取決於氫氣的製造、分發和使用方式，它甚至可能在未來幾十年加劇變暖，即使碳排放構成更大的長期威脅。他們表示，任何未來基於氫的經濟體系必須從一開始就設計好，以將氣體泄漏降至最低，否則可能會加劇它本應解決的問題。目前正在測試的一些想法，比如在天然氣管道中運輸氫氣或在個人住宅中燃燒氫氣，可能會導致不可接受的泄漏水平。

“其強度比人們意識到的要強大得多，”環境保護基金會的氣候科學家伊莉莎·奧科（Ilissa Ocko）説道。“我們現在將這一問題提上了每個人的議程，不是為了對氫氣説‘不’，而是要考慮我們如何部署它。”

氫氣不像二氧化碳那樣直接困住熱量。相反，泄漏時會引發一系列化學反應使空氣變暖，作為一種間接的温室氣體。儘管氫氣從大氣中循環出去的速度遠遠快於二氧化碳，後者會在幾個世紀內持續存在，但在短期內它可能比二氧化碳造成更大的傷害。根據最近的英國政府報告，在20年內，相同數量的氫氣的全球變暖潛力是二氧化碳的33倍。在數百年內，碳更加危險，因為它的持久性。

氫的温室效應從未是一個問題，因為它的使用主要侷限於石油精煉廠、化工廠或化肥廠。但現在，全球各國政府正在投資數十億美元建設氫經濟，將這種氣體視為許多無法輕鬆使用電力的行業脱碳的唯一選擇之一。喬·拜登總統已經撥款80億美元建設至少四個“氫能中心”，在那裏將生產和使用燃料，各州也在準備競爭。現在提供天然氣的美國公用事業公司將其視為救世主，宣佈在過去兩年中進行了 二十多個氫試點項目。

氫的競爭

美國十多個州爭奪80億美元的聯邦資金來舉辦氫能中心

州的聲明

“現在是做決定、花錢的時候，” Ocko説。“我們現在可以提前解決這個問題，這樣它就不會成為一個問題。”

她和其他人發出警告堅持認為這並不是放棄氫的理由。相反，氫的吸熱能力意味着未來任何生產、分配和使用氣體的系統都必須建立在最小化泄漏的基礎上。

“使用氫有很大的潛力節省大量二氧化碳排放，但保持氫泄漏率低是非常重要的，”英國研究的首席作者、劍橋大學大氣科學國家中心研究科學家尼古拉·沃裏克説。

西班牙普埃爾託利亞諾的一個綠色氫氣工廠。攝影師：Angel Garcia/Bloomberg氫能產業承認這個問題，即使公司對潛在範圍存在分歧。工業氣體公司Air Liquide的戴夫·愛德華茲表示，氫氣泄漏對大氣的影響應該遠遠小於它們所替代的傳統燃料。用氫燃料電池驅動汽車和卡車的大氣影響會比用汽油和柴油驅動它們要小，即使製造和輸送氫氣的系統存在泄漏。

“這並不意味着它不重要，也不意味着我們不需要更多瞭解它，但我們的第一印象是它要小得多，” 愛德華茲説道，他是該公司的一名董事，也是其在美國的首席氫能倡導者。他表示，氫氣泄漏是“可以解決的問題”。

氫氣作為一種清潔燃料具有巨大優勢。將氫氣燃燒在渦輪機中，將會產生沒有二氧化碳的電力。將其通過燃料電池，將會產生只有水蒸氣作為唯一排放物的電力。與太陽能和風能不同，氫氣可以大量儲存以供需要時使用。儘管今天生產的絕大部分氫氣是從天然氣中提取的，釋放二氧化碳，但它也可以通過使用可再生能源從水中分離出來，不會產生排放物，只有氧氣。

但儘管它有諸多好處，氫氣也很容易從設計用於容納天然氣中的甲烷等較大分子的設備中泄漏。

一旦泄漏，大部分泄漏的氫氣將被土壤中的微生物吸收。剩下的氫氣將與一種物質發生反應，幫助清除大氣中的甲烷。這是一個問題，因為甲烷本身是一種強大的温室氣體，在20年內的全球變暖潛力超過二氧化碳的80倍以上。氫氣與那種物質——稱為羥基自由基或OH的反應會減少OH可用於與甲烷反應的量。因此，進入大氣層的甲烷將停留更長時間並造成比如果沒有氫氣存在時更多的損害。

泄漏的氫氣還有其他温暖效應。在對地面最接近的大氣層對流層中，它會觸發一系列化學反應，產生更多臭氧，另一種温室氣體，也是霧霾的關鍵組成部分。在更高的平流層中，氫氣導致水汽增加，這會導致大氣中更多熱能的捕獲。

這些反應發生在短時間內——幾年的時間跨度。相比之下，多餘的二氧化碳會在幾個世紀內積累大氣熱量。但隨着全球氣温迅速上升，科學家表示氣候變化的短期驅動因素不容忽視。

“這些十年很重要，”EDF的首席科學家史蒂文·漢堡説。他的團隊一直在嘗試向任何願意傾聽的人提出氫氣的温暖潛力問題，向學者、企業和美國能源部進行簡報。他的同事奧科估計迄今為止他們已經會見了大約200人。對於EDF來説，這是該組織試圖引導公眾關注甲烷和黑碳等短期氣候污染物的工作的一個合乎邏輯的延伸，這些問題在關注二氧化碳時經常被忽視。

氫氣炒作

公司、分析師和社交媒體用户對此議論紛紛

來源：彭博社的新聞趨勢工具

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許多公用事業公司正在嘗試將氫氣混入其現有的天然氣管道中，這些龐大的網絡供應着從發電廠到家用爐灶的一切。對於漢堡來説，這是一個泄漏的配方。他還警告説，從化石燃料大規模生產氫氣甚至可能導致短期升温，如果製造和運輸氫氣的系統泄漏了足夠的氫氣和甲烷。減少二氧化碳排放仍然會帶來長期效益，但在十年或二十年的時間跨度內，基於化石燃料的泄漏氫氣系統可能導致比業務慣例更多的升温。

“在幾十年的時間裏，你可能會處於更糟糕的境地 — 這是非常有可能的，”漢堡説。

這個問題並沒有阻止燃氣公用事業公司探索混合氫氣項目。但這可能會成為這些項目研究的內容之一。加利福尼亞公用事業公司PG&E Corp.在五月宣佈計劃在一個專用管道系統中嘗試不同比例的氫氣和天然氣混合物，這些混合物將在薩克拉門託南部的一個發電廠中燃燒。PG&E女發言人梅麗莎·蘇博汀表示，公司的“氫氣至無限”項目將研究泄漏的潛力。

“需要進行大量研究以瞭解在天然氣管道系統中注入氫氣的可行性，”她在一封電子郵件中寫道。

“一個充滿泄漏的氫經濟將會削弱自身的效力，”漢堡説，對抗氣候變化的效果會減弱。清潔能源倡導者指出，從煤炭向天然氣發電廠轉移的好處之一是甲烷從天然氣井和管道泄漏，這種泄漏的範圍遠比人們曾經相信的要廣泛，削弱了一些好處。他們不希望氫氣也發生這種情況。

“我們面臨着繼續建設新基礎設施的風險，這些基礎設施基本上會重複所有那些過去的傷害，”聯合關注科學家協會氣候與能源副政策主任朱莉·麥克納馬拉説。“我們沒有時間也沒有奢侈品犯錯。”