應(yīng)對(duì)氣候變化不僅需要一個(gè)清潔的電網(wǎng)，還需要一種清潔的燃料，以減少工業(yè)熱量、長(zhǎng)途重型運(yùn)輸和長(zhǎng)時(shí)間能源儲(chǔ)存的排放。8月11日發(fā)表在《焦耳》(Joule)雜志上的一篇評(píng)論文章指出，氫及其衍生物可能是這種燃料，但美國(guó)清潔的氫經(jīng)濟(jì)需要一個(gè)全面的戰(zhàn)略和10年計(jì)劃。該評(píng)論建議，仔細(xì)考慮未來(lái)的氫氣基礎(chǔ)設(shè)施，包括生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、使用和經(jīng)濟(jì)可行性，將是成功地使清潔氫氣在社會(huì)規(guī)模上可行的努力的關(guān)鍵。

美國(guó)能源部啟動(dòng)了雄心勃勃的HydrogenEarthshot計(jì)劃，該計(jì)劃有一個(gè)技術(shù)無(wú)關(guān)的擴(kuò)展目標(biāo)，即在本十年結(jié)束前以每公斤1美元的價(jià)格生產(chǎn)不含溫室氣體的氫氣，氫氣的儲(chǔ)存、使用和運(yùn)輸也需要類(lèi)似的研發(fā)計(jì)劃，并有技術(shù)經(jīng)濟(jì)的延伸目標(biāo)。氫能地球行動(dòng)對(duì)于創(chuàng)建氫能經(jīng)濟(jì)是必要的，但它是不夠的。

全世界每年生產(chǎn)約7000萬(wàn)公噸的H2，美國(guó)貢獻(xiàn)了全球產(chǎn)量的約七分之一。這些氫氣大部分用于生產(chǎn)化肥和石化產(chǎn)品，而且?guī)缀跛械腍2都被認(rèn)為是灰色氫氣，其生產(chǎn)成本每公斤只有約1美元，但每公斤氫氣大約有10公斤的二氧化碳包袱。

文章的主要作者ArunMajumdar說(shuō)：氫能經(jīng)濟(jì)已經(jīng)存在，但它涉及大量的溫室氣體排放。幾乎所有的氫氣都是以甲烷為基礎(chǔ)的。清潔的氫能經(jīng)濟(jì)今天并不存在。

對(duì)于清潔的氫能經(jīng)濟(jì)可能是什么樣子，研究人員有很多豐富多彩的設(shè)想。例如，藍(lán)色氫氣涉及捕獲二氧化碳和減少排放，從而產(chǎn)生溫室氣體輸出較少的氫氣。然而，目前它的成本比灰色氫氣高出約50%，還不包括開(kāi)發(fā)運(yùn)輸和儲(chǔ)存不需要的二氧化碳所需的管道和封存系統(tǒng)的成本。

Majumdar及其同事寫(xiě)道：為了使藍(lán)色氫氣成為一個(gè)可行的選擇，需要進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)，以降低二氧化碳捕獲成本，并進(jìn)一步提高捕獲的完整性。

另一種形式的清潔氫氣被稱為綠色氫氣，也吸引了科學(xué)家的注意。綠色氫氣涉及使用電力和電解器來(lái)分裂水，沒(méi)有任何溫室氣體的副產(chǎn)品。然而，它的成本為每公斤4至6美元，Majumdar及其同事認(rèn)為，隨著無(wú)碳電力和電解器成本的降低，這一價(jià)格可降至每公斤2美元以下。

通過(guò)甲烷熱解實(shí)現(xiàn)的綠松石氫氣，當(dāng)甲烷被裂解以產(chǎn)生不含溫室氣體的氫氣時(shí)，也在研究界引起了轟動(dòng)。在這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的固體碳副產(chǎn)品可以被出售，以幫助抵消成本，盡管Majumdar及其同事指出，以必要的規(guī)模生產(chǎn)的固體碳的數(shù)量將超過(guò)目前的需求，導(dǎo)致需要研發(fā)工作來(lái)開(kāi)發(fā)其使用的新市場(chǎng)。

無(wú)論是藍(lán)色、綠色還是綠松石色，無(wú)溫室氣體（實(shí)際上是無(wú)色的）氫氣或其衍生物可用于運(yùn)輸、對(duì)捕獲的二氧化碳進(jìn)行化學(xué)還原、在高度依賴可再生能源的電網(wǎng)中進(jìn)行長(zhǎng)期能源儲(chǔ)存、作為鋼鐵和冶金的化學(xué)還原劑，以及作為玻璃和水泥生產(chǎn)的高溫工業(yè)熱量。但是，為了使這些應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)，氫氣生產(chǎn)必須達(dá)到一定的成本基準(zhǔn)--生產(chǎn)氨和石化產(chǎn)品或用作運(yùn)輸燃料或燃料電池的每公斤1美元。

研究人員還強(qiáng)調(diào)，美國(guó)將需要考慮如何開(kāi)發(fā)和部署H2管道以進(jìn)行運(yùn)輸，以及如何大規(guī)模地存儲(chǔ)H2的成本效益。開(kāi)發(fā)和選址新的管道基礎(chǔ)設(shè)施通常是昂貴的，并涉及社會(huì)接受度的挑戰(zhàn)。因此，探索不需要新的氫氣管道基礎(chǔ)設(shè)施的氫經(jīng)濟(jì)的替代方法很重要。相反，值得利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)運(yùn)輸氫氣的原料-電網(wǎng)用于運(yùn)輸水分離的電力，天然氣管道用于運(yùn)輸熱解的甲烷。

雖然已經(jīng)對(duì)地質(zhì)儲(chǔ)存進(jìn)行了一些系統(tǒng)的研究，但美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局應(yīng)該負(fù)責(zé)進(jìn)行一次全國(guó)性的調(diào)查，以確定有可能進(jìn)行地下儲(chǔ)氫的許多地點(diǎn)，同時(shí)還要考慮使用這些洞穴所需的基礎(chǔ)設(shè)施成本。研究人員補(bǔ)充說(shuō)。