研究发现，煤炭可以成为储存氢气的一种潜在方式，这在之前是意想不到的。科学家团队来自宾夕法尼亚州立大学，他们指出，开发氢作为一种清洁能源可以减少对化石燃料的依赖，并且通过在煤炭中储存氢气，就像电池储存能源一样，可以解决未来清洁能源供应链的主要障碍之一。
宾夕法尼亚州立大学的能源与矿物工程副教授ShiminLiu指出，我们发现煤炭可以用作地质氢电池，可以将氢能注入和储存起来，需要时随时利用。
氢气是一种可再生的燃料，被广泛应用于交通运输、发电和制造等能源密集型行业中。然而，科学家们认为，要使氢气成为一种经济可行且可靠的能源，还需要进行大量的工作来建立氢基础设施。
科学家们表示，开发一种储存氢气的方法是包括在内的，目前这种方法的成本高且效率低下。他们认为地质构造是一个有趣的选择，因为它们可以储存大量的氢气，以满足每日或季节性能源需求的高峰和低谷。
刘表示：“关于煤炭的研究已经非常充分，我们已经在商业化大规模生产煤炭燃气方面有近半个世纪的经验。我们对此非常了解，也已经建立了相应的基础设施。我认为煤炭是进行地质储氢的合理选择。”
为了证实这个观点，科学家们对来自美国不同地方的煤进行了分析，以更深入地了解它们在吸附和扩散方面的潜力，即其可容纳的氢气量。
在《应用能源》杂志上的一份报告中，科学家们指出，所有八种类型的煤都展现了相当优异的吸附能力。在这些煤中，来自弗吉尼亚州东部的低挥发度烟煤和宾夕法尼亚州东部的无烟煤在测试中表现出最佳效果。
刘说：“我认为从科学的角度来看，选择煤矿作为地质储存氢气的最佳方案非常可能。我们的研究发现，相较于其他地层，煤矿的表现更加出色。这是因为煤矿可容纳更多的煤炭，具备现有的基础设施，并且能够方便地在全国和人口稠密区域使用。”
煤层气储层疲弱化的情况下，或许是最佳的选择。这些煤层中储存着非常规天然气，比如甲烷，近几十年来一直是化石燃料能源的重要来源。甲烷会吸附在煤矿表面，形成煤层气储层。
据科学家们指出，煤中注入氢气会导致氢气被吸收或吸附在煤上。这些地层通常在顶部覆盖有一层页岩或泥岩，起到密封甲烷的作用。当需要释放甲烷或氢气时，这些地层会将其密封起来，然后再进行抽取。
刘说：“很多人把煤看作岩石，但事实上它是一种聚合物。它含有高浓度的碳，并且有很多小孔隙，能够储存更多的气体。因此，与其他非碳材料相比，煤就像是一块海绵，可以容纳更多氢分子。”
为了进行实验，科学家们设计了专门的设备。相比于其他吸附性气体如甲烷和二氧化碳，煤对氢的吸附能力较弱。因此，传统的加压设备无法准确测定氢气的吸附性。
Liu表示：“我们研发了一个非常独特且具有挑战性的设计。我们花费了数年时间来深入研究并确保其正确实施。基于我们在煤炭和页岩领域的经验，我们必须合理设计一个实验系统，并进行反复试验来验证。”
根据科学家们的研究结果，无烟煤和半无烟煤被确定为枯竭煤层中储氢的优秀选择，而低挥发性烟煤则成为含气煤层的更为理想的选择。
在煤矿社区进行储氢开发，不仅可以为这些地区带来新的经济机遇，还有助于国家氢能基础设施的建设。
“在能源转型中，煤炭社区受到的经济影响最为显著，”刘说道。“这无疑是重新利用煤矿的一个机遇。他们已经拥有专业知识，如能源工程师和技术人员。如果我们能够建设基础设施，改变他们的经济前景，我认为这是我们应该考虑的事情。”
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