在一项新的《自然通讯》研究中，研究人员提出了一种新的储氢方法，利用位于湖泊和水库底部的现有管道。

　　氢作为一种很有前途的替代化石燃料的能源在几个行业中出现。绿色氢是利用太阳能、风能和空气等可再生能源对水进行电解而产生的。

　　然而，绿色氢的广泛采用面临着挑战，主要是由于缺乏足够的存储解决方案。

　　这项研究建议使用高密度聚乙烯(HDPE)管道作为储存绿色氢的手段。HDPE管用于湖泊、水库或水电储存系统的底部，用于水管理。

　　Phys.org采访了该研究的第一作者，朱利安·大卫·亨特博士，他是沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)的研究科学家。

　　他指出，他过去在深海压缩空气储能(CAES)方面的工作启发了他对储氢新策略的探索。

　　目前有几种氢气储存方式可供选择，根据氢气的储存方式而有所不同。

　　例如，压缩氢需要在高压下保存在专门的罐中，液氢必须在极低的温度下储存，地下储存方案取决于特定的区域。

　　对于依赖区域的解决方案，如盐洞和枯竭的天然气储层，该方法的可扩展性不强。这是因为在需要储氢的地方，这些资源可能不在地理位置上可用。

　　亨特博士和他的团队使用HDPE管道是一种更广泛适用的方法，因为这些管道已经存在于湖泊，水库和其他水力储存系统的底部。

　　然而，由于关于海底、河床、湖泊和其他水体的水下深度的信息不足，实施这一选择被证明是具有挑战性的。

　　亨特博士说，“主要问题是缺乏湖泊和水库的水深数据。从本质上讲，这些数据代表了海底或湖床的地形图，提供了有关水下区域的形状、特征和组成的信息。”

　　HDPE管道的真正用途是用于水体的水管理。它们可以用来运输各种用途的水，包括农业、消费需求和排水。

　　这种材料可以承受水下的高压，因此非常耐用，而且还耐腐蚀和降解，适合长期使用。

　　此外，这些管道周围还添加了砾石，以确保它们稳定，不会因水流而移动，作为管道的支撑。

　　如果HDPE管道需要用于储氢，这些因素也是可取的。

　　氢气可以从顶部注入这些管道，将水推入管道。氢气需要在一定的压力下储存，以避免不必要的膨胀或压缩。这是由于管道上方水柱的压力而自然实现的。

　　通过将内部氢气压力保持在与外部水压相同的水平，系统可以确保氢气不会膨胀并对管道施加压力。

　　当水位和水压波动时，减压阀可以调节水和氢气的流量，从而保持管道内的压力稳定。

　　如果大雨导致水位上升，这将导致压力增加。在这种情况下，使用减压阀来抽出氢气，让多余的水进入管道以保持管道内的压力。

　　因为氢不溶于水，所以这个过程对水生生物无害，并将对环境的影响降到最低。

　　研究人员利用加州奥罗维尔水库的数据来了解拟议的存储解决方案的潜力。

　　他们发现，使用他们提出的方法，在200米深度的一年里，氢储存的平准化成本约为每公斤0.17美元。

　　他们进一步发现，这种方法比太阳能发电更节省空间，所需的存储面积比安装太阳能电池板少约38倍。

　　此外，该技术具有很强的通用性，使其与当前的水电基础设施兼容。它还可以适应水库中不同的水位，从而在水位上升时增加储存容量。

　　研究人员还使用了人工湖和水库的数据。

　　数据表明，全球湖泊和水库的储氢能力估计为15千瓦时，其中天然湖泊为12千瓦时，人工水库为3千瓦时。

　　仅里海就占了这一潜力的一半以上(6.4 PWh)。

　　亨特博士说:“在水电站和湖泊中储存氢的可能性大大增加了大规模储存氢的可能地点，特别是靠近能源需求(城市、工业区)或可再生能源供应(太阳能、风能和水电站)的地方。”

　　亨特博士解释说:“在湖泊和水库中使用砾石和管道储氢是长期储氢的一种有竞争力的替代方案，可以支持未来氢经济的发展。”

　　由于该方法使用现有的基础设施，因此具有成本效益。此外，由于氢不溶于水，这种方法不会造成环境风险。

　　然而，亨特博士指出，“主要的环境影响是湖泊/水库底部存在的大型管道，这可能会破坏水库底部的动植物。”

　　这方面缺乏全面的数据是个问题，亨特博士暗示，这可能是他想探索的一个研究领域。

　　他总结道:“一个有趣的研究课题是将所有可能的大规模储氢方案整合到一个数据库中，包括地质、水库、湖泊和海洋储氢。”

　　更多信息:Julian David Hunt等人，湖泊和水库中的砾石和管道储氢，《自然通讯》(2024)。DOI: 10.1038 / s41467 - 024 - 52237 - 1。期刊信息:自然通讯

　　?2024 Science X Network

　　引用:研究人员提出利用现有的湖泊和水库基础设施储氢(2024年，10月5日)

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