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低碳未来的秘密

时间：2021-06-04 14:16:16 来源：

世界正在向低碳未来过渡。旨在减少温室气体排放的政策以及风能和太阳能等可再生能源的成本迅速下降，为这一转变提供了帮助。

实际上，在过去十年中，没有哪个国家的二氧化碳排放量下降的幅度超过美国。但是这种下降的主要原因常常使许多人感到惊讶。

天然气推动碳排放降低

在2005年至2020年期间，美国的页岩气热潮使美国的天然气产量增加了近90％。这导致美国天然气价格暴跌，并帮助推动燃煤发电厂转向使用天然气来发电。这一直是美国二氧化碳排放量下降的主要推动力，而可再生能源的增长实际上是第二大贡献。

因此，具有讽刺意味的是，化石燃料已经帮助推动了向低碳未来的过渡。这就引出了一个问题，即是否还有其他化石燃料可以帮助推动这一转变。确实有。

天然气产量激增的副产品之一是天然气液体产量的增加。这些液体在生产过程中从天然气中除去，由乙烷，丙烷，丁烷和高级烃组成。

丙烷潜力

丙烷是这些气体中最轻的一种，在压力下很容易以液体形式运输。正如天然气产量激增一样，丙烷产量从2005年的1.82亿桶跃升至2019年的近6亿桶。

丙烷如何帮助迈向低碳未来？一种方法是通过制氢。

有关：欧佩克+交易未能给出价格重大升压氢是宇宙中最轻的元素，也是最丰富的元素。它可以用作动力来源，并且在许多石化过程中起着至关重要的作用。

氢气燃烧时会形成水。因此，氢可以用作低碳燃料源。氢气可以直接燃烧，也可以用于燃料电池中发电。

由于氢气本身在燃烧时会产生水，因此许多人将其视为实现更清洁能源未来的关键。布什总统在其2003年国情咨文中吹捧“氢经济”的潜力。随后分配了数十亿美元以实现这一愿景。

制氢

但是必须首先产生氢气。世界上超过95％的氢气是使用蒸汽甲烷重整器（SMR）生产的。在此过程中，天然气在升高的温度下与蒸汽反应生成一氧化碳和氢气。随后的反应（水煤气变换反应）随后使额外的蒸汽与一氧化碳反应生成额外的氢气和二氧化碳。

该反应的最终产物是二氧化碳和氢气。像甲烷一样，丙烷可以在较低温度下进行蒸汽重整。甲烷SMR反应在750°C至950°C的温度下进行，但丙烷可在200°C至350°C的温度下重整为氢气。较低的温度降低了从丙烷生产氢气的能量需求，从而降低了碳足迹。

但是二氧化碳呢？不管丙烷是直接燃烧还是重整，丙烷中的所有碳仍然最终以二氧化碳的形式存在。车辆中丙烷的直接燃烧（在世界许多地方很常见）的碳足迹比汽油或柴油低，但这些碳排放的确仍然排入大气。

改革优势

将丙烷转化为氢气提供了一种从源头捕获二氧化碳排放的方法。当纯化SMR的氢产物时，除去的主要杂质是二氧化碳。在源头将其分离，然后可以将二氧化碳出售到商品二氧化碳市场（用于碳酸饮料和制冷）。二氧化碳也有其他用途，但作为最后手段，可以将其抽回地下并隔离。

然后，氢气可用于产生（几乎）无碳的动力源。我说“差不多”是因为丙烷和随后的氢气的生产仍然有少量排放，但这只是简单燃烧化石燃料的排放的一小部分。

这不仅仅是理论上的练习。仅举一个例子，亚马逊正在为其仓库购买氢燃料电池叉车。能源信息管理局（EIA）报告说，美国目前有约80家燃料电池发电厂在运营，发电量约为190兆瓦（MW）。此外，美国大约有60个加氢站在运营。

随着世界拥抱低碳能源，氢的使用似乎有可能增长。正如天然气已经显示的那样，丙烷等一些化石燃料可以帮助实现这一转变。

罗伯特·拉皮尔（Robert Rapier）


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