氢燃料投资可能会加剧全球变暖 - 彭博社

图片插图：Stephanie Davidson；图片：Getty (1)一个渴望气候友好燃料的世界寄希望于氢气，认为这是一种可以为工厂、建筑、船舶和飞机提供动力而不会向天空排放二氧化碳的方式。

但现在科学家们警告称，泄漏到大气中的氢气可能会像碳一样对气候变化产生影响。取决于氢气的制造、分发和使用方式，它甚至可能在未来几十年加剧变暖，即使碳排放构成更大的长期威胁。他们表示，任何未来基于氢的经济体系必须从一开始就设计好，以将气体泄漏降至最低，否则可能会加剧它本应解决的问题。目前正在测试的一些想法，比如在天然气管道中运输氢气或在个人住宅中燃烧氢气，可能会导致不可接受的泄漏水平。

“其强度比人们意识到的要强大得多，”环境保护基金会的气候科学家伊莉莎·奥科（Ilissa Ocko）说道。“我们现在将这一问题提上了每个人的议程，不是为了对氢气说‘不’，而是要考虑我们如何部署它。”

氢气不像二氧化碳那样直接困住热量。相反，泄漏时会引发一系列化学反应使空气变暖，作为一种间接的温室气体。尽管氢气从大气中循环出去的速度远远快于二氧化碳，后者会在几个世纪内持续存在，但在短期内它可能比二氧化碳造成更大的伤害。根据最近的英国政府报告，在20年内，相同数量的氢气的全球变暖潜力是二氧化碳的33倍。在数百年内，碳更加危险，因为它的持久性。

氢的温室效应从未是一个问题，因为它的使用主要局限于石油精炼厂、化工厂或化肥厂。但现在，全球各国政府正在投资数十亿美元建设氢经济，将这种气体视为许多无法轻松使用电力的行业脱碳的唯一选择之一。乔·拜登总统已经拨款80亿美元建设至少四个“氢能中心”，在那里将生产和使用燃料，各州也在准备竞争。现在提供天然气的美国公用事业公司将其视为救世主，宣布在过去两年中进行了 二十多个氢试点项目。

氢的竞争

美国十多个州争夺80亿美元的联邦资金来举办氢能中心

州的声明

“现在是做决定、花钱的时候，” Ocko说。“我们现在可以提前解决这个问题，这样它就不会成为一个问题。”

她和其他人发出警告坚持认为这并不是放弃氢的理由。相反，氢的吸热能力意味着未来任何生产、分配和使用气体的系统都必须建立在最小化泄漏的基础上。

“使用氢有很大的潜力节省大量二氧化碳排放，但保持氢泄漏率低是非常重要的，”英国研究的首席作者、剑桥大学大气科学国家中心研究科学家尼古拉·沃里克说。

西班牙普埃尔托利亚诺的一个绿色氢气工厂。摄影师：Angel Garcia/Bloomberg氢能产业承认这个问题，即使公司对潜在范围存在分歧。工业气体公司Air Liquide的戴夫·爱德华兹表示，氢气泄漏对大气的影响应该远远小于它们所替代的传统燃料。用氢燃料电池驱动汽车和卡车的大气影响会比用汽油和柴油驱动它们要小，即使制造和输送氢气的系统存在泄漏。

“这并不意味着它不重要，也不意味着我们不需要更多了解它，但我们的第一印象是它要小得多，” 爱德华兹说道，他是该公司的一名董事，也是其在美国的首席氢能倡导者。他表示，氢气泄漏是“可以解决的问题”。

氢气作为一种清洁燃料具有巨大优势。将氢气燃烧在涡轮机中，将会产生没有二氧化碳的电力。将其通过燃料电池，将会产生只有水蒸气作为唯一排放物的电力。与太阳能和风能不同，氢气可以大量储存以供需要时使用。尽管今天生产的绝大部分氢气是从天然气中提取的，释放二氧化碳，但它也可以通过使用可再生能源从水中分离出来，不会产生排放物，只有氧气。

但尽管它有诸多好处，氢气也很容易从设计用于容纳天然气中的甲烷等较大分子的设备中泄漏。

一旦泄漏，大部分泄漏的氢气将被土壤中的微生物吸收。剩下的氢气将与一种物质发生反应，帮助清除大气中的甲烷。这是一个问题，因为甲烷本身是一种强大的温室气体，在20年内的全球变暖潜力超过二氧化碳的80倍以上。氢气与那种物质——称为羟基自由基或OH的反应会减少OH可用于与甲烷反应的量。因此，进入大气层的甲烷将停留更长时间并造成比如果没有氢气存在时更多的损害。

泄漏的氢气还有其他温暖效应。在对地面最接近的大气层对流层中，它会触发一系列化学反应，产生更多臭氧，另一种温室气体，也是雾霾的关键组成部分。在更高的平流层中，氢气导致水汽增加，这会导致大气中更多热能的捕获。

这些反应发生在短时间内——几年的时间跨度。相比之下，多余的二氧化碳会在几个世纪内积累大气热量。但随着全球气温迅速上升，科学家表示气候变化的短期驱动因素不容忽视。

“这些十年很重要，”EDF的首席科学家史蒂文·汉堡说。他的团队一直在尝试向任何愿意倾听的人提出氢气的温暖潜力问题，向学者、企业和美国能源部进行简报。他的同事奥科估计迄今为止他们已经会见了大约200人。对于EDF来说，这是该组织试图引导公众关注甲烷和黑碳等短期气候污染物的工作的一个合乎逻辑的延伸，这些问题在关注二氧化碳时经常被忽视。

氢气炒作

公司、分析师和社交媒体用户对此议论纷纷

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许多公用事业公司正在尝试将氢气混入其现有的天然气管道中，这些庞大的网络供应着从发电厂到家用炉灶的一切。对于汉堡来说，这是一个泄漏的配方。他还警告说，从化石燃料大规模生产氢气甚至可能导致短期升温，如果制造和运输氢气的系统泄漏了足够的氢气和甲烷。减少二氧化碳排放仍然会带来长期效益，但在十年或二十年的时间跨度内，基于化石燃料的泄漏氢气系统可能导致比业务惯例更多的升温。

“在几十年的时间里，你可能会处于更糟糕的境地 — 这是非常有可能的，”汉堡说。

这个问题并没有阻止燃气公用事业公司探索混合氢气项目。但这可能会成为这些项目研究的内容之一。加利福尼亚公用事业公司PG&E Corp.在五月宣布计划在一个专用管道系统中尝试不同比例的氢气和天然气混合物，这些混合物将在萨克拉门托南部的一个发电厂中燃烧。PG&E女发言人梅丽莎·苏博汀表示，公司的“氢气至无限”项目将研究泄漏的潜力。

“需要进行大量研究以了解在天然气管道系统中注入氢气的可行性，”她在一封电子邮件中写道。

“一个充满泄漏的氢经济将会削弱自身的效力，”汉堡说，对抗气候变化的效果会减弱。清洁能源倡导者指出，从煤炭向天然气发电厂转移的好处之一是甲烷从天然气井和管道泄漏，这种泄漏的范围远比人们曾经相信的要广泛，削弱了一些好处。他们不希望氢气也发生这种情况。

“我们面临着继续建设新基础设施的风险，这些基础设施基本上会重复所有那些过去的伤害，”联合关注科学家协会气候与能源副政策主任朱莉·麦克纳马拉说。“我们没有时间也没有奢侈品犯错。”