氢：人工光合作用和清洁燃料

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更新于: 2020年12月27日15:06:53 格林尼治标准时

在上一章中，我们看到电池让我们用电力来代替71％的石油燃料。这适用于汽车，卡车和其他陆地运输，但是电池无法容纳每公斤足够的能量来使飞机或轮船电动化。

氢气可以在这里提供帮助，一旦足够便宜，它也可以为汽车提供燃料！怎么可以？氢气每千克所能存储的能量是锂离子电池的128倍。

在大自然中，氢(H) 通常以两个原子(H₂) 的形式出现。氧气(O₂) 也是如此。

水(H₂O) 由氢和氧组成。你可能从未见过水分解成氢和氧，对吗？那是因为水是一种稳定的化合物。分解水需要能量。因此，我们可以通过将水(2H₂O) 分解为2H₂和O₂ 来存储能量，然后通过将它们重新结合在一起来获得能量。

来自水的燃料？

这个想法很简单：在称为电解一过程中，使用清洁电力（来自可再生能源或核能）来分解水。

之后，我们可以使用所谓的氢燃料电池 将氢转换回电：

自1975年以来，氢气的需求量就很大。由于今天的氢气是用天然气制造的，为了制造它，导致了2％的全球二氧化碳排放量！

为什么使用天然气而不是可再生能源？成本。但是，通过创新和进一步发展太阳能和风能，我们可以将成本降低很多：

更高的整体效率：从每个能量单位中获取的压缩氢越多，效果就越好。

便宜的电解：能源只是氢成本的其中一部分。为了满足我们先前显示的图表的预测，电解器需要便宜20-50％。

\ bold {设施}：气体很难运输。为了避免建造管线前期的巨大成本，氢可以在使用地点附近生产。这是一个权衡，因为建造许多较小的电解槽可能会比建造几个大型电解槽要贵。

如果我们可以像植物那样来生产能源，但做得更好呢？

从一位工程师的角度来看，植物是将二氧化碳、水和能量转化为糖和氧气的机器。

研究人员正在研究人工光合作用，这项技术可将水、阳光和空气直接转化为氢气和氧气，甚至类似于我们今天在汽车中使用的燃料！

尽管正在取得进展，但是从事这项工作的研究人员也表示，人造光合作用在不久的将来甚至20年内并不是能负担得起的技术。

除了创新之外，需求的增长还造成了规模经济 ，就是说如果你制造的东西越多，它们会变得越便宜。

例如，想要制造一袋薯片，你需要建立一个土豆农场和一间薯片生产工厂。如果再增加100,000袋薯片并将初始成本分摊，每一袋薯片都将变得更便宜！

由于汽车电池已经出现了这种情况，因此氢可能很难赶上。

氢可以代替飞机和轮船上的油基燃料，而电池却不能。

降低氢气生产、压缩、存储和运输的成本，可能会对整个能源生态系统产生巨大影响，并且连带地，这将有助于避免如今全球生产氢所导致的2％排放量。

我们需要创新！