铝-海水反应制氢技术的生命周期评估与成本分析：迈向低碳未来的可持续能源路径

这篇研究通过生命周期评估（LCA）和成本分析，系统评估了利用回收铝（Al）与海水反应制氢（AWR）的可持续性。研究发现该技术碳足迹仅1.45 kgCO2 equiv/kgH2，成本9.2美元/kg，兼具环境效益与经济可行性。通过回收液态金属合金（eGaIn）和副产物勃姆石（AlOOH），该技术为沿海及偏远地区提供了安全、高能量密度的清洁能源解决方案。

　　

铝-海水反应制氢技术的突破性进展

科学与社会价值
氢能作为清洁能源替代品面临碳密集型生产和高昂成本的挑战。本研究提出的铝水反应（AWR）技术利用回收铝、废热和合金回收，仅产生1.45 kgCO₂ equiv/kgH₂的碳排放，成本与当前绿色氢能相当。该工艺还能生成高价值副产物勃姆石，使经济可行性提升达5倍。

技术亮点
• 铝燃料运输和燃料电池车辆显著降低氢能分配影响
• 勃姆石等副产物销售大幅改善生产经济性
• 碳足迹低于传统制氢方法
• 能量密度达86 MJ/L，是锂离子电池的40倍

生产工艺碳足迹分析
研究设置了8种生产情景，最优方案（情景G）使用海水、废铝且无需外部加热，碳排放仅1.45 kgCO₂ equiv/kgH₂。关键发现：

• 废铝使用减少88.6%碳排放
• eGaIn回收率95%时成本降低24倍
• 反应释放热量（40.47 kWh/kgH₂）可用于预热

与传统方法对比
相比蒸汽甲烷重整（SMR）的10.84 kgCO₂ equiv和煤气化的19.62 kgCO₂ equiv，AWR技术优势明显。电解水制氢碳排放取决于电力来源，而AWR在可再生能源缺乏地区更具优势。

经济可行性
最优情景下氢气生产成本9.2美元/kg，出售勃姆石可使收益达投入成本的5.6倍。废铝价格（2.44美元/kg）是主要成本驱动因素，而eGaIn回收大幅降低成本。

应用前景
在燃料电池汽车应用中，AWR-H₂系统排放3.77 kgCO₂ equiv/65km，与传统氢燃料电池车相当。特别适合海事应用，可直接利用海水解决供水问题。

材料挑战
镓（Ga）和铟（In）的稀缺性是主要限制因素。全球铝废料年产量3300万吨，但需平衡与现有回收产业的竞争关系。

结论
铝-海水反应制氢技术展示了显著的环保和经济优势，碳排放1.45 kgCO₂ equiv/kgH₂，成本竞争力强。通过整合废铝利用、金属回收和废热利用，该技术为清洁能源转型提供了可行路径，特别适合分布式能源和海事应用场景。