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氫氣進入大氣層 或加劇全球暖化

【明報專訊】歐美加快與俄羅斯的能源脫鈎,發展綠色能源成了西方其中一個重要的替代選項。愈來愈多資金投入氫能產業,希望能為住宅、工商業、船舶及飛機等提供能源,而不會釋出導致全球暖化的溫室氣體。不過部分科學家警告,若氫氣從能源設施外泄,有可能加劇全球暖化。

資料來源:彭博社

雖然氫氣不像二氧化碳可直接吸收熱力,卻可成為一種間接的溫室氣體。若它在空氣釋出,會引發一系列化學反應,使空氣變暖。相比可以在大氣停留數百年的二氧化碳,氫氣的停留時間雖然較短,但在短期內造成的損害卻比二氧化碳更大。根據英國政府最近一份報告,在20年的時間範圍內,氫氣產生的潛在暖化作用,是等量二氧化碳的33倍。只是由於二氧化碳可長期在大氣存在,使其累積的影響更受人關注。

氫氣對全球暖化的潛在影響,以往並未受到重視,這是因為氫能的應用範圍,主要限於煉油廠、化工或肥料廠。隨着多國政府及工商業界投入大量資金打造氫能產業,使其成為擺脫化石燃料的重要選項。

美政府近百億美元投入氫能產業

美國政府此前已撥出80億美元,計劃建立至少4個氫樞紐(hydrogen hubs),準備大規模生產及使用氫能。美國政府另投入10億美元,用於降低以再生能源製造氫氣的成本,並投資5億美元支持氫能設備生產,打造美國本土供應鏈。天然氣領域的美國公用事業公司,也在過去兩年宣布20多個氫能試點項目,準備在新能源領域大展拳腳。

科學家警告,任何以氫能為基礎的設施,必須從一開始就設想如何將氣體泄漏的風險降至最低,否則其泄漏到大氣仍會帶來暖化問題。目前正進行的一些氫能項目測試,包括以天然氣管道輸送氫氣,以及在住宅燃燒氫氣,可引起不能接受的氫氣泄漏水平。

科學家籲嚴防氫氣外泄

一些氫能設施採用了處理較大分子(如天然氣中的甲烷)的設備,令分子極細小的氫容易泄漏。非牟利組織環境保衛基金會(Environmental Defense Fund)氣候科學家奧科(Ilissa Ocko)稱,外界還未充分意識到氫氣外泄的潛在威脅,這並不是要反對使用氫能,而是要仔細考慮在生產、配送及使用的過程,嚴防氫氣外泄。她說:「我們要提前解決(氫氣外泄)問題,使它不會成為問題。」

劍橋大學大氣科學研究專家沃里克(Nicola Warwick)說,使用氫氣可減少大量二氧化碳排放,但降低氫氣泄漏非常重要。

氫能行業承認泄漏問題存在,但認為這是可控的問題。工業氣體公司Air Liquide負責人愛德華茲(Dave Edwards)表示,氫氣泄漏對大氣的影響應該遠低於傳統燃料,就算考慮到製造和輸送氫氣的設備發生泄漏問題,使用氫燃料電池的乘用車和貨車,仍然較使用汽油和柴油的車輛環保,氫氣泄漏是可以管理的問題。

氫能作為潔淨燃料具有很大的優勢。在渦輪機燃燒氫氣,可在沒有二氧化碳排放的情况下發電。氫通過燃料電池將化學反應轉化為電能後,唯一排出的廢氣只有水蒸氣。與太陽能和風能不同,氫能可大量儲存。雖然目前生產的絕大多數氫氣,都是從天然氣提取出來,過程中會釋出二氧化碳,但這些溫室氣體仍可透過可再生能源捕獲及封存。

氫氣可在沒二氧化碳排放下發電

不過氫氣外泄問題仍有待解決。一旦外泄,大部分氫氣將被土壤中的微生物吸收,但空氣中殘留的氫氣,會與羥基自由基(Hydroxyl radical, OH)發生反應。OH被視為空氣中的清潔劑,可分解其他氣體,尤其是導致溫室效應的甲烷。

倘若更多OH與氫氣產生作用,可用於分解甲烷的OH就會減少,令空氣中的甲烷增加。甲烷是一種強大的溫室氣體,其在20年內的潛在暖化作用,是等量二氧化碳的80倍以上。

當氫氣進入離地15公里以內的對流層,它會引發一系列化學反應,產生更多臭氧。後者是一種溫室氣體,可導致霧霾。當氫氣進入更高的平流層會導致水蒸氣增加,從而在大氣吸收更多熱能。

[企業地球村]