氢燃料电池连续第48小时为Microsoft数据中心的服务器机架供电。这可能会刺激期待已久的清洁能源经济的发展，这种经济围绕着宇宙中最丰富的元素而建立。
这一成就是实现公司到2030年减少二氧化碳排放量的承诺之一 。为了实现这一目标并加速全球淘汰化石燃料，微软还计划到 2030年消除对柴油的依赖。
柴油占微软总排放量的不到1％。它的使用主要限于Azure数据中心，与全球大多数云提供商一样，在停电和其他服务中断的情况下，柴油发电机可以保持连续运行。
“它们是昂贵的。微软数据中心尖端开发团队的首席基础架构工程师Mark Monroe表示，在他们超过99％的生命中，他们积聚尘埃而无所事事。
微软首席环境官卢卡斯·霍帕（Lucas Hoppa）是微软氢理事会的发言人，该理事会是由领先的能源，运输和工业公司共同致力于促进氢经济的全球倡议。照片：Roderigo De Medeiros。
近年来，氢燃料电池的成本已下降到一定程度，以至于它们已成为柴油备用发电机的经济高效替代品。
门罗说：``将它们用于清洁氢气的想法符合我们的总体碳承诺。''
此外，他还补充说，Azure数据中心配备了燃料电池，储氢罐和将水分子转换为氢和氧的电解槽，可以与电网集成在一起以提供负载平衡服务。
例如，可以在产生多余的风或太阳能期间打开电解池，以氢的形式存储可再生能源。然后，在需求旺盛的时期，微软可以发射氢燃料电池为电网发电。长途氢燃料汽车可能会拉到数据中心为其油箱加油。
微软首席环境官卢卡斯·霍帕（Lucas Hoppa）表示：“所有这些基础架构都为微软提供了一个机会，在毫无疑问将推动整个世界在未来几年内实施的整体能源优化计划中发挥重要作用。”
为了进一步探索微软如何优化对氢燃料电池和相关基础设施的投资，该公司今天任命霍普为氢理事会的代表，氢理事会是由领先的能源，运输和工业公司共同发起的旨在刺激氢经济的全球倡议。
科学家已经证明，来自宇宙中最丰富的元素氢的燃料电池可用于产生不含温室气体的能量。
他说：“我们知道该怎么做。” “但是 安理会 之所以存在，是因为我们并不总是确切地知道如何以自己想要的方式扩大氢气的生产，其运输和供应以及消耗的规模。还有很多工作要做。”
微软高级数据中心开发团队的首席基础架构工程师Mark Monroe正在领导一个项目，以探索氢燃料电池为数据中心备用发电机供电的潜力。照片：马克·梦露/微软。
柴油更换
微软致力于为Azure数据中心用户提供“五个九”的服务可用性，这意味着数据中心的运行时间达到了99.999％。备用发电机在断电或其他服务中断期间启动。
“我们不经常使用柴油发电机，”梦露说。 “我们每月运行一次，以确保它们正常工作。我们每年进行一次负载测试，以验证我们可以正确地将负载转移给他们，但是平均而言，它们每年只需要不到一次的电源中断。”
微软能源与可持续数据中心战略团队总经理Brian Jenus表示，微软正在探索柴油替代技术，该技术将支持或改善服务可用性，并看到氢燃料电池和电池的前景。
他说：“团队今天所做的工作实际上是在试图评估不同解决方案的可行性。”
电池已经提供了短期备用电源，填补了市电断开和为柴油发电机供电所需时间之间的30秒间隔。更多现代电池寿命更长。
杰努斯说：“如果碰巧所需的运行时间太长，以致电池不再高效，那么您将要切换到燃料电池之类的东西。”
概念证明
使用氢燃料电池作为备用电源的想法的种子早在2018年春天就播种了。当时，科罗拉多州Golden的国家可再生能源实验室的研究人员为使用氢质子交换膜燃料电池（PEM）的计算机机架提供动力。门罗和他的同事参加了该系统的演示。
Power Innovations构建了一个250千瓦的燃料电池系统，以帮助Microsoft探索使用氢燃料电池在数据中心中进行备用发电的潜力。为了进行概念验证，该系统连续48小时为许多数据中心服务器供电。照片：Power Innovations。
“我们很感兴趣，因为我们知道他们正在使用汽车燃料电池，”梦露说。 -汽车燃料电池的响应时间与柴油发电机的响应时间相同。它可以快速打开。它可以在几秒钟内准备满载。你可以掩护他，放开他，让他闲着。”
PEM燃料电池中的氢和氧结合过程会产生水蒸气和电。汽车公司正在开发为汽车，卡车和其他车辆提供动力的技术。演示之后，微软开始考虑使用燃料电池为数据中心提供备用电源。
门罗团队购买了250千瓦的燃料电池系统，足以为整排（约10个机架）的数据中心服务器供电。测试于2019年9月在盐湖城外的系统开发商Power Innovations开始。该系统在12月通过了24小时强度测试，在6月通过了48小时测试。
“这是我们所知道的最大的计算机备份系统，它使用氢气运行，并通过了最长的连续测试，”门罗说。
该团队的下一步是获取和测试一个3MW的燃料电池系统，该系统与Azure数据中心中的柴油备用发电机一样大。
燃料电池研究
甚至在此2018年演示之前，微软一直在寻找使用燃料电池的方法。该公司从2013年开始 在加州大学欧文分校的国家燃料电池研究中心探索燃料电池技术，在那里他们测试了使用以天然气为燃料的固态氧化物燃料电池（SOFC）为服务器机架供电的想法。
“他们有能力从产生的天然气中产生自己的氢气，”梦露解释道。 “他们吸收天然气和一些水，将其加热到600摄氏度，这就是热煤的温度。”
对于称为蒸汽甲烷转化的过程来说，温度足够高，该过程会产生氢原子流以发电。
微软继续探索SOFC燃料电池技术提供基本负载的潜力，该基本负载可使数据中心脱离电网，使它们的能源效率提高8到10倍。但是，目前，该技术对于广泛采用仍然过于昂贵。
“ SOFC工艺还会产生二氧化碳，这是微软正在研究PEM燃料电池的另一个原因，”梦露说。
此外，自从国家可再生能源实验室进行示范以来，用于数据中心备用电源的PEM燃料电池系统的估计成本下降了75％以上。如果这种趋势持续下去，那么在一两年之内，燃料电池发电机的资本成本可能与柴油发电机的价格具有竞争力。
他补充说，增加燃料电池的产量以满足数据中心行业的需求可能会进一步节省成本。
“我们认为自己是整个氢经济的催化剂，”梦露说。
氢经济
从Microsoft的角度来看，经济的其他方面包括用于购买，存储和维护足够的环保氢的基础设施，以为备用发电机供电12-48小时，这是服务间隔5个月的行业标准。 ...
例如，对于48小时的备用电源，如果长时间断电，每个数据中心将需要多达100,000公斤的氢气为备用发电机供油，Monroe解释说。
杰努斯说：“公司内部有关如何保护该基础设施的进一步讨论导致人们就微软在推动氢经济中的作用进行了讨论。”
“如果您可以将所有这些资产都放在数据中心中，然后将其集成到网络中，从而进一步更广泛地加速网络脱碳，而不是仅仅作为数据中心本身的解决方案，那该怎么办？他说。“我认为这是真正的发现所在。”
标头图片：Microsoft使用储存在犹他州盐湖城附近实验室外面的拖车上的储罐中的氢气为氢气燃料电池提供燃料，该电池为多个数据中心服务器连续提供48小时的动力。照片：Power Innovations。