以下是路透社(Reuters)市場剖析師約翰•坎普(John Kemp)發表的一篇社論。所表達的僅代表其個人觀點。
氫有潛力成為將來清潔能源系統的重要能源載體，與電力互補，但要想發揮這一作用，它開始必需克服很大的技術障礙。
根據國際能源署(IEA)近期的一份報告，縱然在電池和可再生能源等其他低碳能源技術最近取得令人矚目進展的狀況下，氫也從未像現在這樣受到如此多的關注。
在上世紀70年代的石油危機、90年代的氣候憂慮以及本世紀頭十年對石油峰值的擔憂之后，政策制定者曾對氫產生過興趣，但隨著油價下挫和環境政策轉向其它更有前景的技術，這種興趣再度消退。
但國際能源署表示，這次情況可能有所不一樣，因為氫可能是實現政策制定者根據氣候協議設定的深度脫碳目標所必需的工具包的重要組成部分。
長途運輸難以依靠電力來脫碳
一些國家政府宣布的到本世紀中葉將凈排放量降至近零的計劃，已將重點放在那些不以電力為首選能源載體、排放難以減少的行業。
這些行業包括航空、海運、鋼鐵生產、化工制造、高溫工業供熱、長途公路運輸和建筑供熱。
計劃中的雙重轉型(將已交付的能源系統轉換為電力，以及脫碳發電)可能在這些范圍行不通。
根據國際能源署的報告(IEA，2019年6月，《氫的未來：抓住今日的機遇》)，至少在這些應用中，氫可能是更好的能源載體。
氫還有其他好處，包括解決空氣污染，推進清潔能源轉型，同時減少對與化石燃料密切相關的工人和社區的破壞。
如果氫系統與碳捕獲、運用和儲存技術相結合，那么它至少可以為石油、天然氣和煤炭行業的某些生產、運輸和就業在未來保留一些作用。全球純氫的年產能約為7000萬噸，另外還有4500萬噸氫是混合氣體的一部分。
純氫一般用于煉油和氨的生產，普遍用于化肥。混合氣體重點用于甲醇和鋼鐵生產。純氫還沒有被普遍用作燃料。
氫可以經過電解直接從水中產生，但目前使用的幾乎所有的氫都是通過蒸汽甲烷重整或煤炭氣化產生的。
電解是未來自太陽能、風能和其他可再生能源的多余電力轉化為零排放氫的完美途徑。
相比之下，蒸汽甲烷重整和煤炭氣化都是能源密集型程序，會產生大量的二氧化碳(CO2)。
純氫生產目前占全球天然氣使用量的6%和煤炭使用量的2%，后者主要在中國。
氫的生產每年約排放8.3億噸二氧化碳，相當于印度尼西亞和英國的總排放量。在未來的清潔能源系統中，氫和電可以成為互補的能源載體，因為電可以很容易地轉化為氫，然后再轉化回來。
因而，氫可以通過提供一種長期儲存和長距離運輸能源的方式，幫助解決間歇性可再生發電的問題。
國際能源署在報告中寫道，由于氫可以儲存和在多個領域使用，將電力轉化為氫有助于實現能源供需的匹配，無論是在時間上還是在地理上。
沒有氫，能源系統更容易中斷
沒有氫，一個以電力為基礎的脫碳能源系統將更加以流量為基礎。基于流量的能源系統必須將需求和供應進行實時、遠距離的匹配，并且容易受到供應中斷的影響。
氫燃料對眾多不同的利益集團都有潛在的好處，因此得到廣泛的支持也就不足為奇了。
政治使得氫成為了包括化石燃料生產商、可再生能源產業、環保人士和石油出口國在內的各個利益沖突集團之間的完美橋梁。
但是，如果氫要發揮這種潛力，就需要克服圍繞生產、分銷和儲存等眾多棘手的技術問題。
氫是一種儲量豐富但活性很強的元素，在自然界中幾乎沒有獨立存在的氫，它們通常與氧或碳原子結合在一起。
弗吉尼亞聯邦大學(Virginia Commonwealth University)化工工程學教授、2009年發表的一項主要研發報告的編輯古普塔(Ram Gupta)寫道，要從天然化合物中獲得氫，需要消耗能源。
因此，必須將氫視為一種能源載體——一種儲存和傳輸來自能源的能量的手段(氫燃料：生產、運輸和儲存，Gupta，2009)。
氫分子體積小、重量輕，與其他元素反應強烈，極易燃燒，燃燒時產生的火焰比天然氣(甲烷)還要高。
安全處理需要特別小心，因為氫氣很容易泄漏，而且很容易點燃產生爆炸——盡管氫氣的密度比空氣小，所以擴散速度快，這有助于降低爆炸風險。
氫的反應性是一個更大的挑戰，因為它將穿透鋼——造成氫致開裂和氫脆，這兩種都能導致管道故障，除非使用昂貴的特種鋼。
然而，與天然氣或汽油等傳統燃料相比，氫的能量密度非常低，這是最大的挑戰。
按質量計算，氫是所有燃料中能量含量最高的。按重量計算，一千克氫的能量幾乎是一千克汽油的三倍。
但是從體積來看，氫比其他燃料含有的能量要少得多。如果氫是以氣體的形式儲存的，那么它需要一個容量是汽油容量3000倍的油箱來儲存同樣的能量。
因此，只有在壓縮甚至液化純氫以增加其能量密度時，使用純氫才是可行的。
但即使是在能量密度最高的液體形式下，每立方米氫的能量也只有每立方米汽油的四分之一左右。
壓縮或液化氫比壓縮天然氣貴得多，而且消耗的能源要多得多。
因此，低能量密度是在運輸行業甚至一些固定應用中使用氫的主要障礙。
國際能源署的數據顯示，目前僅有1.1萬輛氫動力汽車上路，另有2萬輛叉車在倉庫里使用，在倉庫里加氫更為簡單。
生產氫的雙重途徑——電解和氣化/蒸汽甲烷重整——是氫吸引如此廣泛的利益集團和政府關注的重要因素。
國際能源署提出了幾種切實可行的方法，可以在政府的支持下擴大氫的使用，包括將低濃度的氫混合到現有的天然氣管道中。
將氫混合到現有的天然氣中，也許是一種有效途徑
但是，除非蒸汽甲烷重整和煤炭氣化制氫可以與碳捕獲和儲存技術相結合，否則將增加而不是減少溫室氣體排放。
因此，氫燃料系統是對未來碳捕獲、利用和大規模存儲技術可行性的一場賭博。
目前，如果不為二氧化碳排放支付高昂的價格，碳捕獲和封存很可能仍然無法實現，因為這一過程的能源成本巨大。
因此，未來氫經濟的最大障礙不是氫氣的儲存和分配工程本身，而是碳排放定價的政策。
如果政策上的排放定價問題能夠得到解決，那么氫燃料將是通往更清潔能源系統的一條可能途徑——盡管它將不得不與其他可能更便宜、更方便的技術競爭。
如果碳排放定價問題得不到解決，氫的價格可能仍然過高，導致無法更廣泛的使用。
（原文來自：Autoblog 中國新能源網綜合）
