更新12月11日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，话题一下子似乎无处不在，迅速披上了深脱碳宠儿的外衣。
这种兴奋是有充分理由的。氢具有巨大的、跨越行业的潜力，它是一种无碳燃料，可以用于各种其他难以脱碳的应用，而这些应用长期以来一直被认为需要化石燃料。的确，潜力巨大。
但是，一如既往，这里有一个陷阱。有一些，包括前两名。
首先，正是因为它以多种多样的方式可以氢也为顽固的化石燃料利益集团提供了容易的掩护，这些利益集团越来越多地反对短期的天然气投资含糊不清的点头朝着不太可能——如果不是完全不可能的话——向氢替代品的未来过渡。
其次，氢作为脱碳途径的整个前提取决于燃料本身以一种无碳的方式产生，这是非常重要的不一个给定的。因为尽管代表人物是“绿色”氢——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都是通过排放密集型、基于化石燃料的方法生产的，而且存在大量的成本障碍、资源限制和污染严重的替代方案，阻碍着这种转向绿色的方式。即便如此，绿色和真正的清洁还是有区别的。
这一切使得围绕氢气应用和氢气生产的对话迅速扎根于现实变得至关重要。否则，我们就有可能助长化石燃料利益集团自私自利的误导，以及这些误导带来的非常真实的经济、环境和公共健康成本。
这里，我简单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主要用于石油精炼和化肥生产的化学原料。
然而，氢的潜力要广阔得多:它是一种灵活的燃料，能够变形，满足各种能源终端用途的能源需求，包括那些清洁能源电气化的长线可能不容易到达工业应用、长途航空、海运和重型货运等终端用途，直接依赖于氢或氢衍生燃料。
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需求一个高可再生能源电网，取代资源的作用，如可调度的天然气。
但对于氢的希望，像上述干预只是一个开始。家庭供暖、烹饪、车辆、火车——如果今天使用化石金宝博的网址燃料，那么明天就有可能使用氢或氢基燃料。
制氢
关键的是，整个氢作为脱碳前提的一个关键假设是:产生氢的过程本身必须是脱碳的。否则，这只是一种改变碳污染发生点的练习。
今天,95%的氢在美国，天然气是通过排放密集型、基于化石燃料的蒸汽甲烷重整方法生产的，产生了通常所说的“灰色”氢。
但存在几种低碳生产替代方案，主要有两种途径。
第一种是“绿色”氢，利用可再生电力通过电解过程将水分解成氢和氧，从而完全避免了排放。
第二种是“蓝色”氢，通过在重整过程中应用碳捕获和封存来降低化石基方法的碳排放。
氢的另一个潜在来源是生物质气化虽然立即面临着从哪里来合适的生物质以及这对森林和竞争性生物质用途意味着什么的复杂问题，但考虑到如果过程排放被隔离，总体排放可能是负碳的，因此对脱碳特别感兴趣。
更多的研究也在考虑新兴潜在用于这些和其他途径的迭代，包括热解、光解、捕获的自热重整和来自核的高温过程热。
注意旗帜
这就是重点:一种范式转变的燃料，使今天的整个以燃料为基础的范式保持不变，只是这次没有碳。对于那些不切实际的人来说，这就是球场的所在。
但正如所述，这一设想跳过了一个很多沿途的旗帜-旗帜区分潜力是有限的，而不是无限的。让我们来看看其中的一些。
蓝氢的排放强度。因为氢的碳案例取决于其生产的排放强度，所以蓝氢是否实际上很低的问题足够的碳跳到了前面。事情是这样的。虽然过程排放的捕获可能会从今天的期望范围有所改善80%到90%到更高的境界，还有所有的甲烷排放目前发生在上游。当综合考虑并扩大规模时，这些排放不仅是巨大的，而且是巨大的威胁降级蓝色氢到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，但是成本预期正在下降随着廉价的可再生能源激增，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，绿色氢气也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a整个系统的好处．然而，面对实际的规模需求，理论成本预测只能到此为止，因为以氢为基础的经济所需要的可再生能源的纯粹容量将是一个严峻的挑战，特别是当与转型电力部门已经令人生畏的采购要求并行考虑时，这将是一个严峻的挑战本身由于广泛的电气化正在扩张。
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和氢，然后用这种燃料产生零排放的电力，而水只是副产品更优雅的呢?当然不是这个: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，虽然氢气可以是无碳的，但一个经常被忽视的事实是，除非专门的nox减排研究得到推进，并对燃烧进行改进，否则氢气燃烧可能不是污染自由，不可接受的风险进一步延续污染的危害．
氢的储存和分配。氢的储存和分配表面上与天然气相似，但提出了需要特殊材料和工艺的独特挑战。从生产角度来看，氢气可以储存在容量有限的地上储罐或大但受地理限制的地下洞穴中，并通过管道作为气体运输，液化运输，或进一步转化为更密集的载体，如氨-每一个都有含义关于初始生产成本如何与消费点的最终价格相比较。通过管道进行大规模分配是高渗透氢经济的许多愿景的核心，其吸引力部分在于它似乎可以以类似于甚至与今天的天然气分配和使用相一致的方式来完成。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，其体积从大约5%到15%；除此之外，管道、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。
最终用途器具的转换。对氢爱好者来说，一个关键的卖点是，氢燃料的广泛使用可以让我们目前的运作方式在很大程度上保持不变，从涡轮机中的氢到炉灶中的氢。只不过，和管道一样，要靠氢来运行，所有这类设备需要翻新或更换．在此期间，在问题出现之前，最终用途对混合到天然气系统中的氢的容忍度可能会有很大的不同。考虑到氢气的爆炸性、燃烧时产生的近乎无色的火焰，以及与减少和识别泄漏相关的挑战，制定针对氢气的强有力的安全标准也将至关重要。
氢作为低碳燃料的基石。从理论上讲，氢可以用来合成零碳替代品，取代目前的化石燃料，从甲烷到长链碳氢化合物，包括汽油、柴油和航空燃料。但是把电转化为氢，从空气中提取碳，然后再制造碳氢化合物燃料的过程效率非常低，而且大大这比直接使用可再生能源的效率要低——例如，它会四倍还多用可再生能源为合成液体燃料驱动的汽车提供动力，而不是直接使用可再生能源——最终的结果将是一种仍然污染的燃料，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化合物燃料的理由。
氢在清洁能源转型中的作用
我们清洁能源转型的核心部分正日益成为人们关注的焦点: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前进。但他们不能做所有的事情，特别是当涉及到能源终端用途它们并不容易或完全适合电气化。在那里，氢等干预措施可能发挥关键作用。这包括为长途航空、海运、重型货运和一些公路车辆提供燃料;金宝博的网址钢铁、水泥等配套产业;用作清洁的化学原料，如化肥生产;有助于高可再生能源电网的灵活调度和长时间存储需求;并支持特定环境的脱碳要求，否则无法满足。
与完全以氢为中心的经济相比，氢作为一种战略干预无疑是一种缩小的作用;然而，重要的是要认识到，即使是这种“有限的”采用也会金额为很多氢的被生产出来的，比现在经济中已经使用的要大很多倍。
这就是希望和炒作碰撞的地方，也是考虑不周全的途径开始产生破坏性影响的地方。
我们已经忙着建设足够的可再生能源来清洁电力行业本身，同时为大量额外的终端用途供电;广泛使用氢气的承诺将进一步增加这些需求。进入化石燃料行业，并将蓝氢吹捧为支持的桥梁。
我们以前走过这条路。
和以前一样，一旦基础设施建成利益相关者被投资，路径依赖是难以打破的。与此同时，以化石燃料为基础的途径将使开采和传输过程中的污染持续存在，将需要有限的、在很大程度上未经验证的封存资源，而且无法保证为支持以甲烷为基础的氢气系统而建造的基础设施与转向绿色所需的基础设施完全一致。那又怎样?我们会支付过渡费用吗再一次，还是被困在高碳的旅途中?
我们根本无法承担另一项愚蠢的化石燃料所带来的时间、成本和污染。
这意味着氢脱碳途径应该只有在不存在更好的替代方案、可以减轻公共健康和环境影响的情况下进行，每一项努力都必须解决这样的风险:一开始是绿色愿景，结果却背负着与灰色和蓝色承诺交换的后果。
氢的下一步是什么?
氢将在我们的经济深度脱碳中发挥关键作用，将清洁能源扩展到其他清洁能源无法到达的应用领域。
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，氢与氢之间存在着巨大的距离可以我们应该做些什么来推动氢气的发展来是的，在错误的承诺、不足的进展和破坏性的环境和公共卫生后果之间的鸿沟中。
为了做到这一点，我们至少必须充分考虑和解决氢气生产和使用对安全、环境和公共健康的影响;投资研究、开发和部署，以推进绿色制氢工艺;严格优先级战略氢的应用，例如其他脱碳选择不容易存在的应用;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，抓住机会尽可能利用这种宝贵的资源，同时在必须的地方指出干扰和误导。