随着可再生能源价格的下降和存储技术的成熟，氢燃料正在引起人们的关注。

Jorgo Chatzimarkakis在其中一辆加油他的氢燃料电池汽车 50-plus加油站 当一名正在给自己的汽车充电的特斯拉司机走近时，散落在德国各地。

这名男子很高兴看到一辆氢动力汽车在行动，并充满了疑问。 Chatzimarkakis，谁是秘书长 氢欧洲，很高兴回答他们，两人聊了几分钟。

但到那时，氢气汽车已完全加油，而特斯拉司机在电池充电时仍面临漫长的等待。

“这是现实，”Chatzimarkakis说。 “现在加油站准备就绪，车已准备就绪，我可以计划从瑞士到丹麦和挪威之旅，没有任何问题。”

一个以氢为燃料的世界的愿景有更多的失败 威乐E.狼。 在1923中，英国遗传学家JBS Haldane设想了一个 产氢风车网络 为英国提供动力，但没有任何结果。 在1970，南非出生的电化学家John Bockris在一次演讲中首次使用了“氢经济”一词，后来发表了 一本描述太阳能氢动力世界可能是什么样子的书。 但同样，没有任何改变。 在2002中，美国经济和社会理论家杰里米·里夫金（Jeremy Rifkin）认为，氢气可以从石油中取代并且 能源的未来在氢动力燃料电池中.

但Chatzimarkakis表示，该行业尚未做好准备。 “这真的非常有效，杰里米里夫金说，但政客和记者，他们总是希望看到证据，”他说。 “那时候，由于研究不够先进，它实际上还远远没有实现。”

氢气来自时代

或许，最后，氢的时刻已经到来。

日本计划利用2020东京奥运会来展示它 氢社会的愿景 并投资了100万新西兰元用于建立加氢站和其他基础设施。 德国推出了世界上第一个 氢动力火车 以补充越来越多的人 加氢站 全国各地。 瑞士是 购买1,000氢动力卡车，挪威有 加氢站 自2006和韩国以来 在未来五年内投资10亿美元 建立加氢站，燃料电池汽车厂，燃料电池公共汽车和氢储存系统。 澳大利亚已经看到了它的两个 国家科学机构CSIRO 和 首席科学家艾伦芬克尔 分别报告他们对氢动力国家和出口行业的看法。

Coradia iLint在2018开始在德国提供氢燃料的公共交通。 照片由阿尔斯通提供 R Frampe

氢能经济的核心是利用太阳能，风能和水力发电等可再生能源将电能分解为氧气和氢气 - 这个过程被称为 电解。 然后，“绿色氢气”可用于燃料电池中以发电，并且燃料电池可单独用于驱动车辆或堆叠以支持或甚至为电网供电。 最重要的是，氢燃料电池产生的废气是水，有一天可能会重新捕获并再循环用于电解。

经济与气候

那么最终将氢气带到全球能源计划的最前沿的是什么？ CSIRO的高级研究科学家兼合作伙伴Jenny Hayward 2018国家氢气路线图，更有利的经济学发挥了重要作用。

海沃德说：“你的生产成本会下降，但你的成本也会降低。” 不仅太阳能光伏和风电的价格大幅下降，而且电解槽技术也变得更便宜，规模更大，效率更高。 她说，与此同时，氢燃料电池的效率和成本也都在提高。

点击查看美国能源部关于氢燃料的信息图。

澳大利亚墨尔本皇家理工大学（RMIT University）的可持续能源专家兼教授约翰安德鲁斯（John Andrews）表示，另一个主要驱动因素是减少大量温室气体排放的紧迫性。

安德鲁斯说：“将其引入与应对气候变化解决方案的一部分联系起来非常重要。” “这不仅仅是获得替代燃料的问题; 这是一个获得零排放燃料和能源系统的问题。“

推进氢气作为燃料的适应并非易事。 尽管经历了一个世纪以来对氢经济的追求，但要达到这一点仍需要克服一些重大的技术挑战 - 而且现在还处于早期阶段。

解决存储问题

使用氢气运输的关键问题是 存储。 最近才有可能将氢气压缩到足够小且足够轻的容器中以适应乘用车的后部，同时仍然包含足够的能量来为该车辆提供至少300英里的能量。

安德鲁斯说：“人们一直认为，获得可能超过美国能源部目标的氢气储存器非常难以与氢燃料电池汽车一起使用。” 然后来了一个开发 高压氢气罐 由先进的复合材料制成，能够满足甚至超过要求。

燃料储存一直是氢燃料运输的一大挑战。 最近的改进使乘用车的范围扩大到每次填充超过300英里。 照片©iStockphoto.com/Tramino

“我认为这让人们坐起来说是的，有可能有一种存储形式，可用于在车辆上携带氢气并提供与传统汽车相当的续航时间并且有续航时间 - 这是关键氢的优势 - 只需几分钟，“他说。

氢燃料电池汽车现在匹配甚至超过传统汽油或柴油车辆的范围; 丰田声称它的Mirai得到了 大约312里程 从一罐氢气。 这使得它们远距离旅行的前景远远超过电动汽车。

它还使得它们成为更加努力工作的车辆的可行选择，Lisa Ruf的协调员说 Hydrogen Mobility Europe 和英国Element Energy的首席顾问。

“在卡车，出租车，应急响应服务的运营中，你必须拥有类似于传统车辆的航程和加油时间，”她说，引用了 伦敦大都会警察，今年收购了11氢燃料电池汽车。 

喂养网格

氢气也正在被探索，作为一种帮助维持可再生能源供电网络稳定性的方法，据总裁莫里·马科维茨说。 燃料电池和氢能协会 在美国

“由于太阳不会一直闪耀，风也不会吹，可再生能源会产生间歇性问题，所以你需要找到一种方法来有效地储存所产生的电子，”他说。 多余的电可用于为电解提供动力并产生可用于燃料电池车辆或固定燃料电池的氢气，或储存用于运输。

这种情况特别适合偏远地区，例如澳大利亚的内陆城镇，否则将依赖柴油发电机。 海沃德表示，使用可再生能源和氢气储存相结合的城镇可能很快就会变得具有成本效益，特别是在柴油价格上涨的情况下。

天然气公司也将氢气视为天然气的潜在替代品，天然气可以利用现有的基础设施。“这将是非常棒的; 然后他们不依赖卡车进入柴油，他们只需要他们的可再生能源，“她说。 “他们可以有一个系统，他们有一个燃料电池，他们恢复水，所以它是一个独立的系统。”

天然气公司也将氢气视为天然气的潜在替代品，天然气可以利用现有的基础设施。

海沃德说：“特别是如果我们要实现高排放目标，他们就会把所有这些天然气基础设施都用在那里，”海沃德说。 “有趣的是在天然气分销网络中，如果它们是由PVC管制成的，那么你可以使用100氢气，尽管必须更换电器和仪表。”

兴登堡效应

如果没有解决房间内的飞艇问题就不可能谈论氢气，Markowitz称之为“兴登堡效应”。在1937新泽西州兴登堡飞艇灾难中引人注目的氢燃料地狱仍然困扰着氢气工业，以及氢气的可燃性和安全性问题在关于氢经济的讨论中不可避免地提出。

但Markowitz说，今天的氢技术远远超过那个时代的氢技术。

“诸如碳纤维储罐，传感器，计算机和其他东西等先进材料已大大改善......氢的安全性甚至不应成为问题，”他说。 “在运输部门和其他领域，氢气车辆达到或超过了今天在路上的任何东西。”

还有人担心增加氢的吸收会影响臭氧层。 一个 2003研究 建议如果所有的化石燃料能量产生都被氢气取代，那么气体泄漏到大气中会与氧气反应形成水蒸气，这可能会大量破坏臭氧层。

对氢气的另一个批评是，仍有大量的氢气 使用化石燃料生产。 在美国，大多数氢气是通过一种叫做的过程产生的 天然气重整，其中天然气与高温蒸汽反应产生氢气，一氧化碳和少量二氧化碳。 它也可以由 气化褐煤，这也导致CO₂ 生产。

安德鲁斯说：“如果你按照这些路线中的任何一条来获取氢气，就会有一些来自这些路线的二氧化碳排放，因此你可以实现零排放的唯一方法是将其与碳捕获和储存相结合。” “这仍然是一个很大的问题，关于这是否可行，它是否安全，我们可以在地下保持数千年的二氧化碳，以及它是否能够经济。”

测量方法

Ruf说，对氢气的讨论存在紧迫感，反映出人们普遍承认需要对运输进行脱碳处理。 她认为，尽管有一系列解决方案，氢能够解决其他技术无法轻易或经济有效地解决的问题。

但是，虽然人们对氢的潜力感到非常兴奋，但Ruf也建议采用有针对性的方法。

“我认为我们作为支持氢燃料电池技术的一个部门的问题是，我们必须警惕炒作，我们必须能够管理预期，”她说。 “这需要时间和投资。 这不会在一夜之间发生，但从长远来看，这是一个非常好的解决方案。“

这篇文章最初出现在 Ensia

关于作者

比安卡·诺格雷迪（Bianca Nogrady）是一名自由科学记者，尚未完成一项她认为并不令人着迷的研究。 她为各种各样的网点写作，包括 自然，卫报，澳大利亚地理， BBC Future和澳大利亚广播公司。  twitter.com/BiancaNogrady biancanogrady.com

编者注：作者过去曾与CSIRO签订合同，但与氢燃料无关。

这本书的作者

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