氫能為何低碳，與其他常見能源如何換算？

氫氣以其卓越的能量轉換效率，在眾多能源中脫穎而出。它的能量轉換效率高，與傳統燃料相比，具有顯著的環境優勢，對實現碳中和目標發揮著重要作用。

氫能為何被稱為清潔低碳能源

在氫的應用中，氫氣與氧氣反應只會產生能量和水。因此，無論在燃料電池電化學反應還是作為工業原料使用時，氫氣都不會像化石能源那樣產生污染物和二氧化碳，從而實現真正的零碳排放。如果使用風能或光伏發電等可再生能源進行水電解制氫，則可以實現全生命周期的零碳排放。

（圖：能源形式）

人類使用的終端能源主要包括石油、煤炭、天然氣、電能、熱能、氫能及合成氣、甲醇等。其中，石油、煤炭、天然氣以及合成氣和甲醇的使用都會產生大量碳排放，而熱能的應用范圍相對有限。因此，氫能是除電能外唯一一種可廣泛應用的零碳終端能源，也是唯一可廣泛應用的零碳實體能源。氫能的應用場景非常廣泛，將成為未來能源系統中不可或缺的一部分，并在實現碳中和目標中發揮關鍵作用。

氫與其他常見能源的換算

氫氣的高熱值為142 MJ/kg，低熱值為120 MJ/kg。從燃燒放熱的角度來看，按高熱值計算，1公斤氫氣相當于2.95公斤（4.06升）汽油、3.08公斤（3.65升）柴油、2.58公斤[3.57立方米（標準狀態）]天然氣或39.4千瓦時電量。由于在燃燒或用于燃料電池發電時冷凝熱通常無法利用，中國一般按低熱值計算。按低熱值計算，1公斤氫氣相當于2.7公斤（3.7升）汽油、2.8公斤（3.38升）柴油、2.4公斤[3.35立方米（標準狀態）]天然氣或33.3千瓦時電量。

當將氫能用于燃料電池時，燃料電池的效率遠高于燃氣輪機。因此，在將氫氣與汽油、柴油等進行換算時，需要考慮燃料電池的高效率。燃料電池系統的效率（按低熱值計算）通常在40%到60%之間，明顯高于汽油或柴油發動機。以典型效率值為例，燃料電池系統的效率為50%，汽油機為28%，柴油機為38%，而鋰電池系統的效率則為90%。因此，當1公斤氫氣用于燃料電池車輛時，相當于約6.9升汽油、4.5升柴油或18.6千瓦時電量的鋰電池能量。

（圖：氫氣用于燃料電池車與不同能源折算值）

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