綠氫——理想的零碳新能源

2022年北京冬奧會張家口賽區，火炬手點燃了太子城火炬臺。值得注意的是本次火炬的燃料并不是普通的燃料，而是由中國石油自主研發的綠氫。這是2022北京冬奧會唯一由綠氫點燃的火炬臺，也是冬奧歷史上首支以綠氫為燃料的火炬。這不僅在各國選手面前展現的我國綠色低碳發展的理念以及行動，“綠氫”也逐漸受到大眾的重視。

那什么是“綠氫”？

我們需要先了解一下氫能，氫氣無色無味，極易燃燒，在釋放能量的過程中沒有二氧化碳的排放。氫能作為一種二次能源，并非隨時隨地都能獲得，需要通過制氫技術進行提取。但氫的制取過程并非完全零碳排。按照制取方式，我們可以分為灰氫、藍氫、綠氫三種。綠氫是綠色氫能技術，主要利用光伏發電、風能等可再生能源分解水得到的氫氣。其制氫過程是將可再生能源通過太陽能電池、風機、水泵等發電機組轉換成電能，電能通過電解水制氫設備轉換成氫能，將氫氣儲存或直接輸送至氫氣應用終端，作為電力或交通運輸燃料、化工原料等。在燃燒過程中只產生了水，從源頭上實現了二氧化碳的零排放，是純正的綠色新能源，也因此被稱為“零碳氫氣”。

我們來對比看一下灰氫和藍氫就知道綠氫有多清潔了。

灰氫通過化石燃料，比如石油、天然氣、煤等燃燒產生的氫氣。所以生產過程中自然會產生大量的二氧化碳。目前市面上的氫氣大部分也是灰氫，這種類型的氫氣約占當今全球氫氣產量的95％，碳排放量最高。

藍氫，也是由煤或天然氣等化石燃料制得，但是比灰氫多了一步工序。那就是在藍氫的制備過程中可以將二氧化碳副產品進行捕獲、利用和封存，從而實現碳中和。雖然在生產藍氫的過程中也會產生溫室氣體，但由于使用了捕捉、封存等先進技術，溫室氣體被捕獲，從而減輕了對地球環境的影響，一定程度上實現了低排放生產。

如果說初期階段是灰氫，過渡階段是藍氫，那么綠氫便是最終目標。綠氫來源自水，純度更高、雜質更少，無需進一步處理就可以用燃料電池熱電聯供并未燃料電池汽車提供動力，優勢相當明顯。

（新疆庫車綠氫示范項目基地，圖源網絡）

現階段我國綠氫發展方興未艾，比如，正在建設中的新疆庫車綠氫示范項目占地相當于900多個足球場的大小，制氫規模達到每年2萬噸，是目前全球在建的最大綠氫項目。為了實現“碳中和”“碳達峰”的目標，在綠氫產業發展的道路上我們還需要跨越技術難、成本高等門檻。

在綠氫技術上，風電、光伏發電等可再生能源波動性、隨機性大，寬功率波動下堿性電解水的技術可行性仍存在問題。質子交換膜純水電解對波動性電源的適應性強，但目前國內參與研發制造純水電解設備研發制造的企業并不多，可提供電解槽膜的企業更是屈指可數。而想要真正實現規模化、商業化的發展，高成本依舊是當前電解水制氫技術發展面臨的主要挑戰。據了解，電解水制氫的成本比煤、天然氣使用的蒸汽重整制氫和工業副產氣純化制氫高出2—3倍。

因此，為了推動綠氫產業發展，推動“碳中和”“碳達峰”目標的實現，我國仍需要在綠氫技術上突破，并探索出一條切實可行的降本之路。