“氢彩虹”初学者指南

当世界给你氢气时，就制成果汁（也就是电）。

几个世纪以来，化学家们发挥创造力，从自然界最丰富的元素中获取能量。他们的实验带来了一系列技术，包括热气球、火箭燃料和可充电电池。如今，美国使用另一项技术——氢燃料电池，每天产生 250 兆瓦的电能。尽管这只是该国总发电量的一小部分，但专家们对这种方法的碳排放强度提出了质疑。

美国近 95% 的氢燃料电池中心依靠天然气为其类似电池的电路供电。他们采用一种称为蒸汽法重整的工艺，其中天然气（有时是沼气）中的甲烷被热水和压力分解以产生氢分子。这意味着前端会产生大量温室气体足迹，而后端会产生一些碳副产品。

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这可能会使氢能在气候友好型能源生产的宏伟计划中失去吸引力——除非你在讨论中加入一些细微差别。进入“氢彩虹”时代，这是一种用颜色编码的系统，用于描述将元素周期表上最轻元素转化为能量的多种方式。蒸汽甲烷重整和其他基于天然气的方法被称为灰色氢。任何涉及煤炭的都被归类为棕色和黑色氢。而核能则被称为粉红色氢。（还有绿松石色氢，它通过利用电能产生热量来调整蒸汽甲烷重整。但它的_CH4仍然来自天然气。）

虽然其中一些方法已经实践了几十年，但它们要么效率太低，要么难以扩大规模，无法被视为真正的能源替代品。因此，绿氢和蓝氢成为光谱中最新鲜、最热门的类别。

绿色氢能利用可再生能源、蓝藻或藻类的能量，通过电解将氢分子从水中分离出来。虽然它最终依赖于风力涡轮机、太阳能电池板、生物质或水坝，但它比原始电源更容易储存和运输，地理范围也更广。这种方法在欧盟正在兴起，未来一两年内将有少数设施破土动工，在美国也刚刚开始受到关注。材料科学家指出，生产绿色氢的成本可能是灰色氢的四到六倍，但随着可再生能源储备的增加，这些估计成本应该会下降。

与此同时，蓝氢是另一个相对较新的概念，德克萨斯州、加拿大和英国的化石燃料公司正在对此进行测试。它不是一种将氢转化为能源的独特方法，而是一种经过净化的灰氢。蓝氢不会让蒸汽甲烷重整排放大量_二氧化碳，而是使用改装的天然气厂和碳捕获机来控制蒸汽甲烷重整过程早期的二氧化碳排放。

但康奈尔大学气候学家本月早些时候发布的一项分析概述了三个注意事项，这些注意事项使蓝氢成为比其宣传的更大的污染源。首先，作者解释说，碳捕获从来都不是 100% 有效的（该技术仍处于开发阶段），并且会忽略通过燃烧加热水产生的副产品。其次，它需要能源来驱动捕获和吸收空气中排放物的机器：该过程本身可能产生其捕获的二氧化碳量的 25% 到 39%。第三，蓝氢只处理二氧化碳——忽略了甲烷气体，甲烷气体是大气变暖的另一个重磅因素。

总体而言，分析发现，蓝氢产生的温室气体排放量是灰氢的 75% 至 82%。这与之前声称蓝氢可以将灰氢的碳足迹减半的说法形成了鲜明对比。

论文还指出，这两种方法的效率都远低于直接燃烧天然气来取暖。美国灰氢设施输送的大部分燃料来自水力压裂，这可能是过去十年全球甲烷排放量增加三分之一的原因。

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“社会需要尽快摆脱所有化石燃料，而由可再生电力驱动的电解产生的真正绿色氢气可以发挥作用。然而，蓝色氢气没有任何好处，”作者在结论中写道。“我们认为，最好将蓝色氢气视为一种干扰，可能会推迟真正实现全球能源经济脱碳所需的行动，就像页岩气作为过渡燃料以及一般的碳捕获和储存一样。”

因此，如果你通过可持续性的过滤器来观察氢能彩虹，绿色是唯一闪耀的颜色（也许还有一丝粉色）。其他智能解决方案可以帮助未来填补这一空白——但如果关于蓝色氢能的争论能说明一点，那就是你不能给一个失败的想法贴上新标签并重新出售它。