氫是神奇的元素。它可以為發電的燃料電池提供動力，只留下水和很少的熱量。從理論上講，如果人類使用氫來滿足其所有的能源需求，我們將可以永遠享受一個無污染的環境。那將是一個多麼美好的世界。但是，一份來自CICERO的新報告讓這個夢想變得不那麼確定了。
自福島核災難以來，日本一直是氫經濟的主要倡導者。日本政府已經投入了大量資金，以刺激豐田和本田等製造商生產氫動力汽車。他們在追求氫夢想的同時擱置了他們的電動汽車計劃，但我們必須明白，當政府推動某事時，它幾乎總是能得到它想要的。
然而，現實情況卻大不相同。化石燃料公司紛紛加入氫燃料的行列，他們相信這是他們一直在祈禱的解決方案——一種可以讓他們繼續生產甲烷氣體的技術，同時告訴公眾它是無污染的。
現在，挪威奧斯陸國際氣候與環境研究中心(CICERO)發布了一份報告，稱雖然氫的使用可能不會導致排放，但氫氣分配系統泄漏對環境的破壞性可能是二氧化碳的12倍。這項研究發表在2023年6月7日的《地球環境通訊》雜誌上。據稱，這項研究填補了氫對氣候影響的知識空白，氫被譽為是能源轉型的核心技術。
氫不是溫室氣體，但它在大氣中的化學反應會影響甲烷、臭氧和平流層水蒸氣等溫室氣體。因此，儘管氫缺乏直接的輻射特性，但它的排放會導致全球變暖加劇。這項研究由CICERO的資深科學家瑪麗亞·桑德(Maria Sand)博士及其同事與英國、法國和美國的研究人員共同領導。
「氫對氣候的影響一直是一個研究不足的話題。然而，一些基於單一模型研究的論文證實，我們估計氫的100年全球變暖潛能值(GWP100)為11.6。我們使用了五種不同的大氣化學模型，研究了大氣甲烷、臭氧和平流層水蒸氣的變化。」
「氫與各種地球生物圈化學過程相互作用。在我們的估計中，包括了土壤吸收、氫的光化學生產、氫和甲烷的壽命，以及氫和甲烷之間的相互作用。」
桑德說，由於對現有先進氣候模型的的使用，這項研究是迄今為止關於氫對氣候影響最全面的評估。「我們已經評估了不確定性，我們的研究為氫的政治決策奠定了堅實的基礎。11.6的全球變暖數值非常顯著，我們的研究清楚地表明減少氫泄漏的重要性。我們缺乏大規模監測和檢測氫氣泄漏所需的技術，但隨著行業的適應，新技術正在開發中。」
轉向氫經濟的潛在好處將取決於氫泄漏的程度以及氫在多大程度上取代化石燃料。桑德說：「仍有許多懸而未決的問題，我們的團隊將繼續擴大我們的知識，以確保在關鍵的緩解技術上做出及時和準確的決策。」
「隨著全球對氫氣替代化石燃料的興趣日益濃厚，人們越來越關注氫氣可能泄漏到大氣中的問題及其對環境的影響。氫不是直接的溫室氣體，但它的化學反應改變了溫室氣體甲烷、臭氧、平流層水蒸氣以及氣溶膠的豐度，」CICERO研究人員報告說。
「我們估計氫的GWP100為11.6±2.8(一個標準差)。不確定性範圍包括土壤吸收、氫的光化學生產、氫和甲烷的壽命以及對甲烷和氫的羥基自由基反饋。氫引起的變化在不同的模型中都是穩健的。為了實現向氫經濟轉型的好處，將氫泄漏保持在最低限度是很重要的。」
以下是研究結果的要點：
1、在生產、運輸、儲存和使用氫氣的過程中，一部分氫氣會泄漏到大氣中。在現有的價值鏈中，關於這些泄漏的嚴重程度以及在未來不斷增長的氫經濟中將如何演變的數據很少。氫的來源包括生物質燃燒、化石燃料燃燒、生物固氮、甲烷和揮發性有機化合物的大氣光氧化，以及可能的地質來源。
2、氫通過土壤中的生物吸收和羥基自由基(OH)在大氣中的氧化作用從大氣中去除。大氣氫收支中最大的項和最大的不確定性項是土壤吸收，在大多數研究中占總氫匯的65-85%。氫的大氣壽命，定義為大氣總負荷減去總匯，約為2年。
3、任何影響對流層化學的地球系統擾動都會產生一系列複雜的事件，改變輻射活躍的大氣元素，如甲烷、臭氧和氣溶膠，從而擾亂地球的輻射收支。氫氣參與大氣化學反應，影響決定氣候的其他氣體的壽命和豐度，因此氫氣是一種間接的溫室氣體。
4、四種主要的氣候影響與氫含量的增加有關：(1)甲烷壽命延長，從而增加甲烷豐度；(2)對流層臭氧生成增加，平流層臭氧變化；(3)平流層水汽生成增加；(4)某些氣溶膠生成的變化。驅動這些影響的最重要的反應是OH對氫氣分子的破壞：H2+OH→H2O+H
5、OH是大氣中最重要、最強大的氧化劑。氫氧根的氧化作用是大氣中氫、甲烷和其他化合物的主要吸收途徑。大氣中OH的水平取決於其他氣體，最明顯的是甲烷、氮氧化物、一氧化碳和揮發性有機化合物。所有這些過程都是高度耦合的，並導致化學反饋過程。OH對甲烷和揮發性有機化合物的氧化也提供了一個重要的大氣氫源。
6、反應中OH的吸收和H的產生所引起的化學變化可導致臭氧的變化。在對流層，與自然水循環相比，水蒸氣的產生可以忽略不計，但在平流層，這種反應可以影響水蒸氣的水平。OH、臭氧和其他氧化劑的變化也可能影響顆粒的形成，特別是硫酸鹽、二次有機氣溶膠和硝酸鹽，並改變它們的分布。
現在我們知道，氫不是我們可以隨意撒在周圍的魔法粉末，使氣候危機消失，從而不再困擾我們。這可能會讓我們對相關技術有更深入了解。地球、空氣和海洋之間的相互作用極其複雜。氣候危機只有一個解決方案——停止開採、運輸、精煉和燃燒化石燃料，並且不要使用對環境更不利的新技術。
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來源：CICERO 全球氫能網、新能源網綜合、氫電邦