在一個新的自然通訊學習研究人員提出了一種利用湖泊和水庫底部現有管道進行儲氫的新方法。

氫已成為化石燃料的有前途的替代品能源生產在多個行業。重點特別是綠色氫，它是透過電解水產生的再生能源例如太陽能、風能和空氣。

儘管如此，綠色氫的廣泛採用仍面臨挑戰，這主要是由於缺乏足夠的儲存解決方案。

這項研究建議使用高密度聚乙烯（HDPE）管道作為儲存綠色氫氣的手段。HDPE管道用於湖泊、水庫或水力發電儲存系統的底部水管理。

Phys.org 採訪了該研究的第一作者、沙烏地阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學 (KAUST) 的研究科學家 Julian David Hunt 博士。

他指出，過去在深海壓縮空氣儲能（CAES）方面的工作啟發了他探索新的策略儲氫。

目前儲存解決方案的局限性

目前有多種氫儲存選項可供選擇，具體取決於氫的儲存方式。

例如，壓縮氫需要在高壓下保存在專門的儲存槽中，液態氫必須在極低的溫度下儲存，地下儲存解決方案取決於特定的地區。

對於依賴區域的解決方案，例如鹽穴和枯竭的天然氣儲層，該方法的可擴展性不太好。這是因為在需要儲氫的地方可能無法取得這些資源。

Hunt 博士和他的團隊使用 HDPE 管道是一種應用更廣泛的方法，因為這些管道已經存在於湖泊、水庫和其他水力發電儲存系統的底部。

然而，由於有關海底、河床、湖泊和其他水體水下深度的資訊不足，追求這一選擇具有挑戰性。

亨特博士說：“主要問題是缺乏湖泊和水庫的測深數據。本質上，這些數據代表了海底或湖床的地形圖，提供了有關水下區域的形狀、特徵和組成的信息。”

HDPE管路的用途

HDPE 管道的真正用途是用於水體中的水管理。它們可用於多種用途的輸水，包括農業、消費者需求和排水。

該材料能夠承受水下高壓，非常耐用，並且耐腐蝕和降解，適合長期使用。

此外，在這些管道周圍添加了礫石，以確保它們穩定並且不會因水流而移動，作為管道的支撐。

如果 HDPE 管道需要用於儲氫，這些因素也是理想的。

HDPE管道作為儲存

氫氣可以從頂部注入這些管道，將水推出管道。氫氣需要在一定的壓力下儲存，以避免不必要的膨脹或壓縮。這是由於管道上方水柱的壓力而自然實現的。

透過將內部氫氣壓力保持在與外部水壓相同的水平，系統可確保氫氣不會膨脹並對管道施加壓力。

當水位和水壓波動時，洩壓閥會調節水和氫氣的流量，從而保持管道中的穩定壓力。

如果大雨導致水位上升，就會導致壓力增加。在這種情況下，洩壓閥用於抽取氫氣，讓多餘的水進入以維持壓力。管道。

這只有效，因為氫不溶於水，使得該過程對水生生物無害，並最大限度地減少對環境的影響。

無限可能

研究人員使用加州奧羅維爾水庫的數據來了解擬議儲存解決方案的潛力。

他們發現，使用他們提出的方法在 200 公尺深度儲存氫一年的平均成本約為每公斤 0.17 美元。

他們進一步發現，該方法比太陽能發電更節省空間，所需的儲存面積比安裝太陽能板少約 38 倍。

此外，該技術表現出強大的多功能性，使其與當前的水力發電基礎設施相容。它還可以適應水庫中不同的水位，從而在水位上升時增加儲存容量。

研究人員也使用了人工湖和水庫的數據。

數據顯示，全球湖泊和水庫的儲氫能力估計為15 PWh（拍瓦時），其中天然湖泊為12 PWh，人工水庫為3 PWh。

光是里海就佔了這潛力的一半以上（6.4 PWh）。

「在水力發電廠水庫和湖泊中儲存氫氣的可能性大大增加了大規模氫氣儲存的可能地點，特別是靠近能源需求（城市、工業區）或可再生能源供應（太陽能、風能和水力發電廠）的地方， 「亨特博士說。

未來氫經濟

亨特博士解釋說：“在湖泊和水庫中使用礫石和管道進行儲氫是長期儲氫的一種有競爭力的替代方案，可以支持未來氫經濟的發展。”

由於該方法使用現有基礎設施，因此具有成本效益。此外，由於氫不溶於水，這種方法不會造成環境風險。

不過，亨特博士指出，「主要的環境影響是海底大型管道的存在」。湖/水庫，這可能會擾亂水庫底部的動植物。

該領域缺乏全面的數據是一個問題，亨特博士暗示這可能是他想要探索的一個研究領域。

「一個有趣的研究[主題]是將所有可能的選擇結合起來進行大規模氫儲存在一個資料庫中，包括地質、水庫、湖泊和海洋存儲，」他總結道。

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