能源研究人员表示，清洁的美国氢经济触手可及，但需要一个游戏计划

应对气候变化不仅需要清洁电网，还需要清洁燃料，以减少工业热、长途重型运输和长期储能产生的排放。8 月 11 日在Joule杂志上发表的一篇评论认为，氢及其衍生物可能是这种燃料，但清洁的美国 H2经济需要全面的战略和 10 年计划。该评论表明，仔细考虑未来的 H2基础设施，包括生产、运输、储存、使用和经济可行性，对于旨在使清洁的 H2在社会规模上可行的努力的成功至关重要。

“我们赞扬美国能源部长詹妮弗·格兰霍尔姆(Jennifer Granholm)启动了雄心勃勃的氢气地球发射计划，其与技术无关的延伸目标是在本十年结束前以 1 美元/公斤的价格生产无温室气体的 H2，”Arun Majumdar 写道，斯坦福大学 Precourt 能源研究所的 Jay Precourt 教授和联合主任、评论的主要作者和同事。“H 2的储存、使用和运输也需要具有技术经济延伸目标的类似研发计划。Hydrogen Earthshot 是创造氢经济所必需的，但这还不够。”

全世界每年生产约 7000 万吨 H2 ，美国贡献了全球产量的约七分之一。其中大部分 H2用于生产化肥和石化产品，几乎所有这些都被认为是“灰色 H2”，其生产成本仅为每公斤约 1 美元，但每公斤 H2大约含有 10 公斤 CO2行李。

“H2经济已经存在，但它涉及大量温室气体排放，”Majumdar 说。“几乎所有这些都是基于甲烷中的 H 2 。今天不存在清洁的 H2经济。”

对于清洁的 H 2经济可能是什么样子，研究人员有很多丰富多彩的愿景。例如，“蓝色 H2 ”涉及捕获 CO2并减少排放，从而减少温室气体排放量的 H2。然而，目前它的成本比灰色 H2高出约 50% ，这还不包括运输和储存不需要的 CO2所需的管道和封存系统的开发成本。

“为了使蓝色 H2成为可行的选择，需要进行研发以降低 CO2捕获成本并进一步提高捕获完整性，”Majumdar 及其同事写道。

另一种干净的H2形式——被称为“绿色H2”——也引起了科学家们的注意。Green H2涉及使用电力和电解器来分解水，没有任何温室气体副产品。然而，它的成本为每公斤 4 至 6 美元，Majumdar 及其同事建议，随着无碳电力和电解器成本的降低，该价格可以降至每公斤 2 美元以下。

“Turquoise H2”是通过甲烷热解获得的，当甲烷被裂解产生无温室气体的 H2时，它也在研究界引起了轰动。在这个过程中产生的固体碳副产品可以出售以帮助抵消成本，尽管 Majumdar 及其同事指出，以必要规模生产的固体碳数量将超过当前需求，导致需要研发努力以开发新的市场为其使用。

无论是蓝色、绿色还是绿松石色，不含温室气体(实际上是无色)的 H2或其衍生物可用于运输、捕获的 CO2的化学还原、高度可再生能源中的长期能量储存——依赖电网，以及用于钢铁和冶金的化学还原剂，以及用于玻璃和水泥生产的高温工业热。但要使这些应用成为现实，H2的生产必须达到一定的成本基准——氨和石化产品的生产或用作运输燃料或燃料电池的成本为每公斤 1 美元。

研究人员还强调，美国将需要考虑如何开发和部署 H2管道以进行运输，以及如何以具有成本效益的方式大规模储存 H2 。“开发和选址新的管道基础设施通常很昂贵，并且涉及社会接受度的挑战，”Majumdar 及其同事写道。“因此，重要的是探索不需要新的 H2管道基础设施的氢经济替代方法。相反，值得使用现有的基础设施来运输 H2的原料- 用于运输电力以进行水分解的电网; 输送甲烷进行热解的天然气管道。”

“虽然已经对地质储存进行了一些系统研究，但美国地质调查局应负责进行一项全国调查，以确定可能在地下储存氢气的许多地点，同时还要考虑使用这些洞穴所需的基础设施成本，”研究人员补充说。