在遏制气候变化和减少碳排放的全球竞赛中，氢被认为是替代化石燃料的有力竞争者。虽然氢的“燃烧”是清洁的，产生的副产品只有水，但目前大批量生产氢的方法却是能源密集和碳密集型的。


无论是用电来分解水，还是从化石燃料或其他碳氢化合物中释放氢，在制造氢的过程中每向前迈进一步，就相关的二氧化碳排放而言，至少会倒退两步。在某些过程中，每产生一公斤氢气，就会产生近30公斤的二氧化碳。


不过近期，一个由京都大学领导的国际研究团队开发了一种新型的氢工厂设计，利用完全可再生资源，产生迄今为止最低的相关二氧化碳。他们在《国际氢能杂志》上发表了他们的建议。


论文作者Shutaro Takeda说，“太阳能显然是驱动氢生产的候选，但问题往往是阳光太断断续续了。”


该研究小组利用太阳能加热来气化生物质的新方法看起来是最有效和最实用的低碳足迹制氢方法。他们正在努力将两个不同的系统结合起来，创建一种新型的氢气设施，由太阳能驱动的先进生物质间接气化制氢厂，或称SABI-氢气厂。


首先，为了有效地捕捉阳光，他们选择了一种叫做定日镜的特殊镜子，这种镜子将光线聚焦到塔顶的接收器上。在这种情况下，接收器内的传热材料温度最高可达1000摄氏度。接下来，这一热量从接收器转移到系统的气化炉部分，其中一个容器包含木屑生物质，在没有氧气的情况下被剧烈地加热。


与其说是燃烧，不如说是木屑被转化为含有大量氢气的混合气体。此外，在没有太阳能加热的情况下，这种气化器也可以通过燃烧燃料向系统提供热量来进行常规加热。


最后，该团队根据国际标准的影响评估方法ReCiPe2016，评估了该设计的整体环境影响。结果显示，SABI-氢气系统每生产一公斤氢气仅排放1.04公斤二氧化碳，这是现有所有制氢方法中最小的数值。


Takeda认为，大自然是我们最大的资源，为我们提供了应对全球变暖所需的一切。他总结说，“我们的建模表明，利用太阳能和来自管理森林的生物质资源可以使我们可持续地制造氢气，并对环境产生低影响。”