更新12/11/20燃料电池的清晰度
如果你关注能源转型的对话，你可能已经注意到氢正在经历一段时间。从技术评估来路线图，试点项目来公私伙伴关系在美国，这个话题似乎突然无处不在，迅速披上了“深度脱碳”的外衣。
这种兴奋是有充分理由的。氢具有巨大的跨行业潜力，是一种无碳燃料，可用于长期以来被认为需要化石燃料的各种难以脱碳的应用。确实，潜力很大。
但是，一如既往，这里有一个陷阱。再加几个，包括这两个。
首先，正是因为它的方式多种多样可以如果部署，氢也为顽固的化石燃料利益集团提供了很容易的掩护，这些利益集团越来越多地对近期天然气投资表示反对含糊不清的点头未来向氢替代品的过渡是不可能的——如果不是完全不可能的话。
其次，氢作为脱碳途径的整个前提取决于燃料本身以无碳的方式产生，这是非常重要的不一个给定的。因为尽管“绿色”氢是一个典型的例子——将丰富的可再生电力(绿色)转化为无碳燃料(氢)的引人注目的系统级解决方案——但目前使用的绝大多数氢是通过排放密集型的、基于化石燃料的方法生产的，在这种转向绿色的道路上存在大量的成本障碍、资源限制和污染严重的替代品。即便如此，绿色和真正的清洁之间还是有区别的。
这一切都使得围绕氢应用和氢生产的对话尽快扎根于现实变得至关重要。否则，我们就有可能助长摇摇欲坠的化石燃料利益集团自私自利的误导，以及这些误导带来的真正的经济、环境和公共卫生成本。
所以在这里，简要介绍一下氢的新框架，以帮助区分前景和潜力以及干扰和误导。
氢的应用程序
在今天的经济中，氢的作用是很大程度上是有限的一种化学原料，主要用于炼油和化肥生产。
然而，氢的潜力要广阔得多:它是一种灵活的燃料，能够变形以满足各种能源终端用途的能源需求;包括那些长期的清洁能源电气化可能不容易达到终端用途，如工业应用，长途航空，海运和重型货运，直接依赖氢或氢衍生燃料。
除了其他措施，氢也有可能帮助解决小而重要的问题平衡和填补缺口的需求一个高度可再生的电网，取代资源的角色，如可调度的天然气。
但对于希望获得氢能源的人来说，上述干预措施仅仅是个开始。家庭供暖、烹饪、汽车、火车——如果今天使用的是金宝博的网址化石燃料，那么明天就有可能使用氢或氢基燃料。
制氢
至关重要的是，一个关键假设是整个氢作为脱碳前提的基础:氢的生成过程本身必须脱碳。否则，它只是一个转移碳污染发生点的练习。
今天,95%氢在美国，氢气是通过排放密集的、以化石燃料为基础的蒸汽甲烷重整方法生产的，产生通常被称为“灰色”氢。
但存在几种低碳生产替代方案，主要以两种途径之一的形式存在。
第一种是“绿色”氢，通过一种叫做电解的过程，利用可再生电力将水分解成氢和氧，从而完全避免了排放。
第二种是“蓝色”氢，通过将碳捕获和封存应用于重整过程，降低了以化石为基础的方法的碳排放。
氢的另一个潜在来源是生物质气化虽然它立即面临着诸如适当的生物质从哪里来以及这对森林和相互竞争的生物质利用意味着什么的复杂问题，但鉴于如果将过程排放封存起来，总排放量可能是负碳的，因此它对脱碳特别感兴趣。
另外的研究也在考虑新兴潜在对于这些和其他途径的迭代，包括热解，光解，带有捕获的自热重整，以及来自核的高温过程热。
留意旗帜
这就是主旨:一种范式转换的燃料，使今天的整个燃料模式保持不变，只是这次没有了碳。而对于那些充满幻想的人来说，这就是卖点所在。
但就其布局而言，这一愿景跳过了a很多沿途的标志，这些标志区分了有限的潜力和无限的潜力。这里，我们来看看其中的几个。
蓝色氢的排放强度。因为氢的碳情况取决于其生产的排放强度，蓝色氢是否真的低的问题足够的碳跳到了队伍的前面。事情是这样的。虽然过程排放的捕获可能比今天的期望范围有所改善80%到90%对于更高的东西，也有所有的甲烷排放当前发生在上游。当把这些排放加在一起并按比例增加时，它们不仅意义重大，而且威胁降级蓝色氢到a中等的解决方案在最好的情况下。
绿色氢的成本和可扩展性。长期以来，围绕绿色氢的问题一直集中在成本问题上，但是成本预测正在下降随着廉价的可再生能源在网上激增，电解槽的发展前景广阔，规模经济开始显现。此外，随着可再生能源渗透率的提高，绿色氢可以优化可再生能源的使用那就是否则减少在可再生资源丰富的时期，产生整个系统的好处。然而，在实际规模需求面前，理论成本预测只能到此为止，因为氢基经济所需的可再生能源的绝对容量将带来严峻的挑战，特别是考虑到转型电力部门已经令人望而生畏的采购要求，这将会带来巨大的挑战本身由于广泛的电气化，正在扩大。
氢燃烧产生的氮氧化物排放。还有什么比使用可再生能源将水分解成氧气和氢气，然后使用这种燃料产生只用水作为副产品的零排放电力更优雅的呢?当然不是这样的:当氢被燃烧时(与燃料电池相反)，它可以产生大量氮氧化物排放，与…相称天然气燃烧- - - - - -或者更糟。这意味着，虽然氢可以是无碳的，但一个经常被忽视的事实是，除非专门的氮氧化物减排研究取得进展，并对燃烧进行改进，否则氢燃烧可能无法实现无碳污染免费，不可接受地冒着进一步延续的风险污染的危害。
氢的储存和分配。氢的储存和分配表面上与天然气相似，但提出了独特的挑战，需要特殊的材料和工艺。从生产点开始，氢气可以储存在容量有限的地上储罐中，也可以储存在地理位置受限的大型地下洞穴中，然后通过管道作为气体运输，液化后运输，或者进一步转化为更密集的载体，如氨每个都有含义生产的初始成本如何与消费时的最终价格相比较。通过管道进行大规模分配是许多高渗透氢经济愿景的核心，部分原因是它似乎可以以与今天的天然气分配和使用相似甚至一致的方式完成。然而。今天，根据管道系统的具体情况，氢气可以与天然气混合，体积从大约5%到15%;除此之外，管道——以及压缩机和监控系统——可能需要升级或完全更换，以防止材料脆化和产品泄漏。
最终用途电器的改装。氢爱好者的一个关键卖点是，氢的广泛使用使我们目前的大部分运作方式保持不变，从涡轮机中的氢到炉子中的氢。除了，与管道类似，要真正使用氢气，所有这些设备需要改造或更换。在过渡的几年里，在问题出现之前，最终用户对可以混合到天然气系统中的氢气量的容忍度可能会非常不同。考虑到氢气的爆炸性、燃烧时产生的近乎无色的火焰，以及与减轻和识别泄漏相关的挑战，制定针对氢气的强大安全标准也将至关重要。
氢是低碳燃料的基础。从理论上讲，氢可以用来合成零碳替代品，以取代今天的化石燃料，从甲烷到包括汽油、柴油和航空燃料在内的长链碳氢化合物。但是将电能转化为氢气，从空气中提取碳，然后制造碳氢化合物燃料的过程效率非常低，而且大大比直接使用可再生能源效率低——例如，它将花费是四倍多用可再生能源驱动一辆使用合成液体燃料的汽车，而不是直接使用可再生能源——最终的结果将是一种仍在污染的燃料，这意味着这种方法是最后的手段之一，不继续广泛依赖碳氢燃料的理由。
氢在清洁能源转型中的作用
我们清洁能源转型的核心组成部分正日益成为焦点:对能源效率的广泛投资，可再生能源的加速和持续部署，以及一切可以从化石燃料转向清洁电网的电气化。
这些行动将使我们朝着清洁能源的未来迈进很长一段路。但他们不可能做到所有的事情，尤其是涉及到能源最终用途它们不容易或不完全适合电气化。在那里，氢等干预措施可以发挥关键作用。这包括为长途航空、海运、重型货运和一些公路车辆加油;金宝博的网址钢铁、水泥等配套产业;作为清洁的化学原料，如化肥生产;为高可再生电网的灵活调度和长期存储需求做出贡献;并支持其他方式无法满足的特定环境的脱碳要求。
与完全以氢为中心的经济相比，氢作为战略干预的作用无疑是缩小了;然而，重要的是要认识到，即使是这种“有限的”采用也会相当于a很多氢的正在生产，比今天经济中已经使用的要多很多倍。
这就是希望和炒作碰撞的地方，也是考虑不周的道路开始产生破坏性影响的地方。
我们已经忙于建设足够的可再生能源，以清洁电力行业本身，同时为众多额外的最终用途提供电力;广泛使用氢的承诺将进一步增加这些需求。进入化石燃料行业，它鼓吹蓝色氢作为一个支持桥梁。
我们以前也走过这条路。
和以前一样，一旦基础设施建成利益相关者投资路径依赖是很难打破的。与此同时，以化石燃料为基础的途径将在提取和传输过程中持续污染，需要有限的、大部分未经证实的封存资源，而且无法保证为支持以甲烷为基础的氢系统而建设的基础设施将与转向绿色所需的基础设施完全一致。那又怎样?我们会为转型买单吗再一次。还是被困在高碳骑行上?
我们根本负担不起另一种愚蠢的化石燃料的时间、成本和污染。
这意味着氢脱碳途径应该是这样的只有在没有更好的替代方案，公共健康和环境影响可以减轻的情况下进行，而且每一项努力都必须解决这样的风险，即带着绿色的愿景进入，却背负着对灰色和蓝色交换承诺的后果。
氢的下一步是什么?
通过将清洁能源扩展到清洁能源无法到达的应用领域，氢将在深度脱碳我们的经济中发挥关键作用。
但战略干预的重要性不同于全盘接受。
氢助推器推动了一种新燃料统治所有燃料的观点。然而，在氢之间存在着巨大的距离可以我们应该为氢做些什么来而且，在错误的承诺、不足的进展以及对环境和公众健康的破坏性影响之间存在着鸿沟。
要做到这一点，我们至少必须充分考虑和解决氢气生产和使用对安全、环境和公共卫生的影响;投资于研究、开发和部署，以推进绿色氢生产过程;严格优先级战略氢的应用，例如那些不容易存在其他脱碳选择的应用;并不断探索所提出的氢途径的真正长期脱碳潜力和空气污染影响。
最重要的是，对于所有关于氢的事情，我们必须睁大眼睛，抓住机会利用这一宝贵的资源，同时在我们必须的地方呼吁分心和误导。