什么是氢？它真的能成为气候变化的解决方案吗？

氢最近受到美国、加拿大和欧洲政府的广泛关注 推切 他们的温室气体排放量。

但氢气到底是什么？它真的是一种清洁能源吗？

我专长于 研究和开发氢气生产技术. 。以下是有关这种多功能化学品的一些关键事实，它可能在我们未来的生活中发挥更大的作用。

那么，什么是氢气？

氢 是 宇宙中最丰富的元素, ，但由于它的反应性很强，因此在自然界中无法单独发现它。相反，它通常与水、天然气、煤炭甚至植物和人体等生物物质中的其他原子和分子结合。

然而，氢可以被分离。氢分子本身作为一种高效的能量载体具有强大的冲击力。

已经是 用于工业 制造 氨, 甲醇 和 钢 并在 精制 原油。作为一种燃料，它可以储存能量并减少车辆的排放，包括公共汽车和 货船.

氢气还可以用于发电，其温室气体排放量比煤炭或天然气发电厂要低。随着 我们。政府提出新规则 这将要求现有发电厂减少二氧化碳排放。

由于氢气可以储存，因此可以帮助克服与风能和太阳能等可再生能源相关的间歇性问题。它还可以与现有发电厂的天然气混合，以减少工厂的排放。

在发电厂中使用氢气，无论是混合使用还是单独使用，都可以减少二氧化碳排放。 专用涡轮机, ，或在 燃料电池, ，它消耗 H2 和氧气（或 O2）来产生电力、热量和水。但它通常并不完全不含二氧化碳。部分原因是从水或天然气中分离出氢气需要大量能量。

氢气是如何产生的？

生产氢气有以下几种常见方法：

• 电解 可以通过使用电流将水（H2O）分解为 H2 和 O2 来分离氢气。

• 甲烷重整 使用蒸汽将甲烷或 CH4 分解为 H2 和 CO2。氧气和蒸汽或二氧化碳也可用于该分解过程。

• 气化 转化碳氢化合物材料——包括 生物量, 、煤炭甚至 城市垃圾 – 转化为合成气，这是一种富含氢气的气体，可以单独用作燃料，也可以作为生产化学品和液体燃料的前体。

每个都有优点和缺点。

绿色、蓝色、灰色——这些颜色代表什么意思？

氢气通常用颜色来描述，以表明它的清洁程度或不含二氧化碳的程度。最干净的是 绿色氢.

绿氢 采用由风能、太阳能或水力等可再生能源提供动力的电解生产。虽然绿氢完全不含二氧化碳，但其成本昂贵，约为 每公斤 4-9 美元 （每磅 2-4 美元）因为分解水需要高能量。

其他能源密集度较低的技术可以以较低的成本生产氢气，但它们仍然排放温室气体。

灰色 H2 是最常见的氢类型。它是由天然气通过甲烷重整制成的。这个过程将二氧化碳释放到大气中，成本约为 每公斤 1-2.50 美元 （每磅 50 美分 - 1 美元）。

如果灰氢排放的二氧化碳被捕获并锁起来，这样它们就不会释放到大气中，它可以变成 蓝色氢. 。成本较高，大约 每公斤 1.50-3 美元 （每磅 70 美分至 1.50 美元）来生产，并且在生产和运输天然气时温室气体排放仍然可以逸出。

另一种选择是 绿松石氢, ，使用可再生和不可再生资源生产。可再生资源提供清洁能源进行转化 甲烷 – CH₄ – 转化为 H2 和固体碳, ，而不是必须捕获和储存的二氧化碳。这类 热解技术 仍然是新的，估计成本在 每公斤 1.60 美元和 2.80 美元 （每磅 70 美分 - 1.30 美元）。

我们现在可以关掉化石燃料的灯吗？

超过 95% 的氢气 美国生产 今天是用天然气制成的灰色氢气，它仍然排放温室气体。

氢气是否可以作为天然气替代品用于电力工业和其他用途，例如运输、供暖和工业流程，将取决于用于电解产生绿色氢气的低成本可再生能源的可用性。

它还将取决于 管道和其他基础设施的开发和扩建 有效地储存、运输和分配氢气。

如果没有基础设施，氢气的使用量就不会快速增长。这是“先有鸡还是先有蛋？”的现代版本。继续使用化石燃料生产氢气可能会刺激对氢气基础设施的投资，但使用化石燃料会释放温室气体。

氢的未来会怎样？

虽然绿色和蓝色氢 项目不断涌现, ，到目前为止它们还很小。

欧洲温室气体排放限制和2022年美国等政策 降低通货膨胀法, 提供每公斤 3 美元（每磅 1.36 美元）氢气的税收抵免，有助于提高清洁氢气的竞争力。

预计氢需求量 增加两到四倍 到 2050 年达到目前的水平。要实现绿色氢气，需要大量的可再生能源，同时还要建造新的太阳能、风能和其他可再生能源发电厂，以直接向电力部门提供电力。

虽然绿色氢是一个有前途的趋势，但它并不是满足世界能源需求和无碳能源目标的唯一解决方案。为了以可持续的方式满足世界能源需求，可能需要将可再生能源与清洁氢气（包括蓝色、绿色或绿松石色）结合起来。