利用氢的潜力解决长途卡车排放问题

货物运输是当今全球分布式供应链的基础，而长途卡车运输则是这一复杂系统中至关重要的核心环节。为了实现全球气候目标，有必要开发脱碳解决方案来替代柴油动力系统，但鉴于卡车运输不可或缺的巨大作用，这些解决方案必须既经济可行又切实可行。虽然以氢为基础的方案作为柴油的替代品，有可能成为一种前景广阔的脱碳战略，但氢在运输和加注方面存在很大的局限性。

这些障碍加上氢气令人信服的脱碳潜力，促使由霍伊特-霍特尔化学工程教授威廉-格林（William H. Green）领导的麻省理工学院研究团队探索一种利用液态有机氢载体（LOHC）运输和储存氢气的经济有效的方法。该团队正在开发一种颠覆性技术，使液态有机氢载体不仅能将氢气运送到卡车上，还能在车上储存氢气。

他们的研究成果最近发表在美国化学学会的同行评审期刊《能源与燃料》上，论文题目是 “利用液态有机氢载体的车载脱氢技术实现长途卡车脱碳的前景”。麻省理工学院的研究团队由格林领导，成员包括研究生赛扬德普-比斯瓦斯（Sayandeep Biswas）和卡里安娜-莫雷诺-萨德（Kariana Moreno Sader）。他们的研究得到了麻省理工学院气候与可持续发展联合会（MCSC）通过其种子奖计划和 MathWorks 公司的支持，并与 MCSC 的 “艰难的运输模式 “重点领域的工作相联系。

车载 “方法

目前，LOHC 在现有的零售燃料配送基础设施内工作，用于将氢气输送到加气站，然后在加气站将氢气压缩并输送到装有氢燃料电池或内燃机的卡车上。

“格林说：”由于氢气在零售站的释放和压缩过程中会产生内热，因此目前的这种方法会造成巨大的能量损失。”为了解决这个问题，我们的工作正在探索一种更高效的应用，即使用具有车载脱氢功能的 LOHC 动力卡车”。

为了实现这样的设计，研究小组的目标是改装卡车的动力系统（车辆内部产生能量推动车辆前进的系统），以便从低浓氢氧发动机释放车载氢气，利用发动机排气中的废热为 “脱氢 “过程提供动力。

脱氢 过程在一个高温反应器中进行，该反应器不断从燃料储存罐中接收富含氢的 LOHC。从反应器中释放出来的氢在经过分离器去除残留的 LOHC 后被输送到发动机。在送往发动机的途中，部分氢气会被转移到一个燃烧器中，用于加热反应器，这有助于增加发动机废气为反应器提供的热量。

承认并解决氢气的缺点

研究小组的论文强调，目前利用氢气（包括低浓氢气系统）来实现卡车运输业脱碳的方法存在缺陷。无论在技术上如何改进，由于零售氢气交付成本高昂，这些现有方案仍然昂贵得令人望而却步。

“比斯瓦斯最近因其在这一领域的工作而当选为麻省理工学院马丁家族可持续发展研究员协会成员。”通过LOHC使用氢气对长途运输有明显的好处，例如可扩展性和快速加注时间。此外，改进输送和加注以进一步降低成本也有巨大潜力，我们的系统正在为此而努力。”

“利用氢气是一种全球通用的选择，可以推广到像我所在的国家这样的国家，”来自哥伦比亚的莫雷诺-萨德尔说。莫雷诺-萨德尔来自哥伦比亚，他说：”由于氢能与现有基础设施协同增效，因此无需大量前期投资。其全球适用性是巨大的。

莫雷诺-萨德尔是 MathWorks 的研究员，他和团队的其他成员一直在使用 MATLAB 工具为这项工作开发模型和进行模拟。

不同部门携手合作

包括长途卡车运输在内的运输模式的去碳化需要来自不同行业的专业知识和观点，这种方法与 MCSC 的使命不谋而合。

在影响研究员丹尼卡-麦克唐奈尔（Danika MacDonell）博士后的领导下，该团队对以LOHC为动力的卡车运输进行了开创性的研究，这也是气候变化管理中心（MCSC）在其 “艰难的运输模式 “重点领域内支持的多个项目之一。选择由 MCSC 支持的项目是为了应对重型运输脱碳过程中一系列具有重要社会意义和行业相关性的互补挑战，这些挑战横跨一系列行业和解决途径。例如，其他项目侧重于电气化卡车车队的物流优化，或以氨为动力的航运对空气质量和气候的影响。

MCSC 通过让研究团队与各行各业的行业合作伙伴合作，努力支持和扩大这些项目的影响。此外，通过定期的跨团队讨论，促进不同项目之间的共同学习，该中心还采用多部门的集体方法来实现交通的去碳化。

由格林领导的研究将数学工厂（MathWorks）提供的业界领先的计算工具与化学工程领域的前沿发展以及业界领先的商用低浓硫反应堆示范相结合，为以低成本高效益的低浓硫为动力的卡车运输提出了令人信服的愿景，从而彰显了这一跨部门主题。

能源与燃料》一文中的评论和研究为进一步研究以低浓氢氧化物为动力的卡车设计奠定了基础。要开发这样一种具有功率密度高、效率高和坚固耐用的车载氢气释放系统的车辆，需要对专门针对卡车应用的核心部件进行专门的研究和进一步优化。