氫氣是救星還是幻想？

氫氣的誘惑力顯而易見。當通過純氧助燃時，它會產生無害的水蒸氣，而不是二氧化碳，其實際的溫室氣體排放量為零。氫的潛在應用范圍也是五花八門。每升或每克氫所提供的能量要遠高于電池，因此成為了向飛機、火車、汽車和輪船發動機提供動力的公認候選能源。氫還可以儲存能量，因此可以在發電方面發揮潛在作用，并可充當太陽能和風能等可再生能源的間歇性供應后備能源。

氫氣可以儲存幾個月，而不會損失很多能量（技術概述，以功率和時間計算）：

氫氣也在重工業中尋找用武之地。目前，鋼鐵生產排放占全部工業二氧化碳排放量的近四分之一。瑞典目前正在試用一種零排放的替代方案，該方案將改用清潔燃燒的氫氣。正是這種環境可持續性和應用靈活性的結合，促成了對氫氣使用量激增的預測，并推動著實驗性氫能公司的估值飆升。

資料來源: 摩根士丹利 (Morgan Stanley)

氫能面臨的挑戰

問題在于我們從前也探索過氫利用，而且不止一次。通用汽車公司在 20 世紀 60 年代制造了其第一輛氫動力汽車。再往前 10 年，在冷戰開始時，美國空軍部門在邁阿密北部秘密建造了世界上最大的液化氫工廠，作為開發氫燃料飛機計劃的一部分。

每一次，氫氣都遭遇了成本和復雜性問題，導致這種氣體難以作為一種燃料得到商業化。從排放的角度來看，我們首先要考慮到并非所有氫氣都是天然相同的。使用氫氣可能不會產生二氧化碳，但為了生產這種氣體，我們需要將氫分子從其所在的化合物中分離出來。

目前，大多數氫氣是通過在高溫下重整甲烷 (CH4) 生產的，但這會產生二氧化碳這種副產物。電解是一種無排放的方法，電流通過水 (H2O)，將氫與氧分離。但是，除非電力來自可再生能源，否則同樣會有環境代價。

斯坦福大學伍茲環境研究所 的 Mark Jacobson 指出: “ 氫是一種清潔燃料，但前提是它必須以清潔的方式生產，并以清潔的方式使用。”

關鍵的一點是，由可再生能源發電生產的“綠色”氫氣目前只占全球氫氣供應的 1% 左右。至少就目前而言，這也是迄今為止最昂貴的氫氣來源，但未來如果可再生能源發電的價格下降這一現狀可能得到緩解。

2018 年按生產來源劃分的氫氣生產成本

資料來源: 國際能源署 (International Energy Agency/IEA)

隨著電解器技術的改進和大規模部署，成本可能會下降。但另一個擔憂是，制氫可能僅僅意味著將可再生能源從其他用途中分流出來。電解的效率也并不是特別高，這會導致立即損失 30% 的能量。

除了燃料來源以外，氫氣還面臨著與其他低排放能源相同的挑戰。例如，在運輸方面，氫氣比柴油或汽油占用的空間更多，因此需要更大的儲存罐，影響了經濟性。雖然氫氣可以像天然氣一樣使用管道傳輸，但目前沒有現成的充氣站網絡。

由于缺乏明顯的商業化路徑，一些大公司在氫燃料應用方面的熱情不及政府。法國和德國已承諾為開發氫氣技術合計提供 160 億歐元資助，但對于即使是 10 年內出現氫燃料汽車的想法，大眾汽車公司 (Volkswagen) 首席執行官 Herbert Diess 最近也表示不能認同。

將氫氣變成一種全球性的燃料也將意味著發展船舶運輸。日本和澳大利亞公司正在澳大利亞南部開展合作，在 -253°C 的溫度下將氫氣液化，以便裝船。這需要巨額的資本投資。Ad van Wijk 教授指出，氫氣還可以轉化成氨或存儲在液態有機氫載體中運輸。

這次“氫能熱”是否會有不同？

有一個簡單的理由讓我們相信這次氫能熱真的可能會有所不同，盡管存在挑戰，但氫能源仍可能成為主流。該論點出自一個簡單的前提: 沒有其他選擇。

過去的氫氣商業化工作由對能源獨立的希望驅動，或屬于對油價上漲的反應——換言之，當地緣政治緊張局勢消退時，這些激勵因素就很容易煙消云散。這一次，世界各國政府對于減少二氧化碳排放紛紛作出了長期承諾，鑒于氣候變化帶來的生存威脅，這些承諾不太可能動搖。他們也在為這項技術投入真金白銀，去年有 15 個國家/地區的政府以及歐盟宣布了氫能計劃，通常包括對該行業提供補貼。

代爾夫特理工大學 (Delft University of Technology) 的 Ad van Wijk 教授表示: “2020 年確實是各國/地區制定具體想法和戰略的一年。這包括堅定承諾將氫氣納入能源組合。福島事件后，日本曾表示‘我們將繼續使用核電，但我們也需要另一種能源’。”

換言之，有兩種動力在發揮作用: 政府正在為一個對排放目標至關重要的行業撒錢，而各大公司則對于采用一種目前尚不賺錢的燃料舉棋不定。政府的支持將有望最終刺激研究、降低成本，并使之變得經濟劃算。

越來越多商界和投資界的智庫正是押注于此，其決策的假設根據就是: 沒有氫氣就無法實現排放目標。例如，殼牌 (Shell) 等石油巨頭正開始重金投資于生產綠色氫氣的電解器。一些包含有形技術創新的研究成果也紛紛涌現出來。例如，在德國，研究人員找到了一種以漿糊形式儲存氫氣的方法。這種方法不再需要通過超級冷卻將氣體液化，以便運輸，并提供一種更方便的材料來輸入燃料電池。

將氫氣作為燃料進行部署仍然面臨很大的技術挑戰。但世界各國的動員舉措正在滲透到公司的決策中，并為克服這些挑戰提供了絕佳機會。