Hydrogen society: from present to future

文献情報

出版日 2023-09-11
DOI 10.1039/D3EE02695G
インパクトファクター 38.532
著者

Daqin Guan, Lincai Li, Yang Wang, Biao Xie, Qingwen Zhang, Zongping Shao, Meng Ni


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要旨

Hydrogen energy is an important cornerstone for realizing net-zero and sustainable development plans. The successful construction of a hydrogen society requires advancements in technology and the rational design of hydrogen production, storage, delivery, and usage. Herein, we provide systematic insights into the recent attainments, limitations, and future directions of the abovementioned aspects. With the development of renewable energy sources, sustainable green hydrogen production should replace the modes of traditional grey hydrogen and transitional blue hydrogen. Our techno-economic calculations reveal that high electricity consumption accounts for most of the costs of green hydrogen production, where different regional electricity prices induce hydrogen flows to bridge gaps in supply and demand. Fundamental rules and methodologies for catalyst morphologies, physiochemical properties, structural features, and screening pathways are provided to rationally exploit optimal electrocatalysts with low electricity consumption levels. Moreover, existing physical-based hydrogen storage systems with high acceptance and limited energy density can be replaced by promising material-based hydrogen storage systems for certain applications; these applications still face kinetic, thermodynamic, and engineering challenges. Ideal hydrogen delivery routes via trailers, pipelines, hydrogen carriers, and stationary hydrogen production systems strongly rely on specific scenarios. Our original calculation scenarios provide a good example for meeting the DOE cost target. We believe that this perspective will offer critical guidance for the future establishment of a hydrogen society.

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掲載誌

Energy & Environmental Science

Energy & Environmental Science
CiteScore: 32.34
自己引用率: 3.4%
年間論文数: 481

Energy & Environmental Science is an international journal dedicated to publishing exceptionally important and high quality, agenda-setting research tackling the key global and societal challenges of ensuring the provision of energy and protecting our environment for the future. The scope is intentionally broad and the journal recognises the complexity of issues and challenges relating to energy conversion and storage, alternative fuel technologies and environmental science. For work to be published it must be linked to the energy-environment nexus and be of significant general interest to our community-spanning readership. All scales of studies and analysis, from impactful fundamental advances, to interdisciplinary research across the (bio)chemical, (bio/geo)physical sciences and chemical engineering disciplines are welcomed. Topics include, but are not limited to, the following: Solar energy conversion and photovoltaics Solar fuels and artificial photosynthesis Fuel cells Hydrogen storage and (bio) hydrogen production Materials for energy systems Capture, storage and fate of CO2, including chemicals and fuels from CO2 Catalysis for a variety of feedstocks (for example, oil, gas, coal, biomass and synthesis gas) Biofuels and biorefineries Materials in extreme environments Environmental impacts of energy technologies Global atmospheric chemistry and climate change as related to energy systems Water-energy nexus Energy systems and networks Globally applicable principles of energy policy and techno-economics

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