在一个新的自然通讯学习研究人员提出了一种利用湖泊和水库底部现有管道进行储氢的新方法。

氢已成为化石燃料的有前途的替代品能源生产在多个行业。重点特别是绿色氢，它是通过电解水产生的可再生能源例如太阳能、风能和空气。

尽管如此，绿色氢的广泛采用仍面临挑战，这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气的手段。HDPE管道用于湖泊、水库或水力发电储存系统的底部水管理。

Phys.org 采访了该研究的第一作者、沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学 (KAUST) 的研究科学家 Julian David Hunt 博士。

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探索新的策略储氢。

当前存储解决方案的局限性

目前有多种氢存储选项可供选择，具体取决于氢的存储方式。

例如，压缩氢需要在高压下保存在专门的储罐中，液氢必须在极低的温度下储存，地下储存解决方案取决于特定的地区。

对于依赖于区域的解决方案，例如盐穴和枯竭的天然气储层，该方法的可扩展性不太好。这是因为在需要储氢的地方可能无法获得这些资源。

Hunt 博士和他的团队使用 HDPE 管道是一种应用更广泛的方法，因为这些管道已经存在于湖泊、水库和其他水力发电存储系统的底部。

然而，由于有关海底、河床、湖泊和其他水体水下深度的信息不足，追求这一选择具有挑战性。

亨特博士说：“主要问题是缺乏湖泊和水库的测深数据。本质上，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管道的用途

HDPE 管道的真正用途是用于水体中的水管理。它们可用于多种用途的输水，包括农业、消费者需求和排水。

该材料能够承受水下高压，非常耐用，并且耐腐蚀和降解，适合长期使用。

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

如果 HDPE 管道需要用于储氢，这些因素也是理想的。

HDPE管道作为储存

氢气可以从顶部注入这些管道，将水推出管道。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，泄压阀会调节水和氢气的流量，从而保持管道中的稳定压力。

如果大雨导致水位上升，就会导致压力增加。在这种情况下，泄压阀用于抽取氢气，让多余的水进入以维持压力。管道。

这只有效，因为氢不溶于水，使得该过程对水生生物无害，并最大限度地减少对环境的影响。

无限可能

研究人员使用来自加利福尼亚州奥罗维尔水库的数据来了解拟议存储解决方案的潜力。

他们发现，使用他们提出的方法在 200 米深度储存氢一年的平均成本约为每公斤 0.17 美元。

他们进一步发现，该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，该技术表现出强大的多功能性，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存储容量。

研究人员还使用了人工湖和水库的数据。

数据显示，全球湖泊和水库的储氢能力估计为15 PWh（拍瓦时），其中天然湖泊为12 PWh，人工水库为3 PWh。

仅里海就占了这一潜力的一半以上（6.4 PWh）。

“在水电站水库和湖泊中储存氢气的可能性大大增加了大规模氢气储存的可能地点，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、风能和水力发电厂）的地方，“亨特博士说。

未来氢经济

亨特博士解释说：“在湖泊和水库中使用砾石和管道进行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。

不过，亨特博士指出，“主要的环境影响是海底大型管道的存在”。湖/水库，这可能会扰乱水库底部的动植物群。”

该领域缺乏全面的数据是一个问题，亨特博士暗示这可能是他想要探索的一个研究领域。

“一个有趣的研究[主题]是将所有可能的选择结合起来进行大规模氢存储在一个数据库中，包括地质、水库、湖泊和海洋存储，”他总结道。

引文