绿氢——理想的零碳新能源

2022年北京冬奥会张家口赛区，火炬手点燃了太子城火炬台。值得注意的是本次火炬的燃料并不是普通的燃料，而是由中国石油自主研发的绿氢。这是2022北京冬奥会唯一由绿氢点燃的火炬台，也是冬奥历史上首支以绿氢为燃料的火炬。这不仅在各国选手面前展现的我国绿色低碳发展的理念以及行动，“绿氢”也逐渐受到大众的重视。

那什么是“绿氢”？

我们需要先了解一下氢能，氢气无色无味，极易燃烧，在释放能量的过程中没有二氧化碳的排放。氢能作为一种二次能源，并非随时随地都能获得，需要通过制氢技术进行提取。但氢的制取过程并非完全零碳排。按照制取方式，我们可以分为灰氢、蓝氢、绿氢三种。绿氢是绿色氢能技术，主要利用光伏发电、风能等可再生能源分解水得到的氢气。其制氢过程是将可再生能源通过太阳能电池、风机、水泵等发电机组转换成电能，电能通过电解水制氢设备转换成氢能，将氢气储存或直接输送至氢气应用终端，作为电力或交通运输燃料、化工原料等。在燃烧过程中只产生了水，从源头上实现了二氧化碳的零排放，是纯正的绿色新能源，也因此被称为“零碳氢气”。

我们来对比看一下灰氢和蓝氢就知道绿氢有多清洁了。

灰氢通过化石燃料，比如石油、天然气、煤等燃烧产生的氢气。所以生产过程中自然会产生大量的二氧化碳。目前市面上的氢气大部分也是灰氢，这种类型的氢气约占当今全球氢气产量的95％，碳排放量最高。

蓝氢，也是由煤或天然气等化石燃料制得，但是比灰氢多了一步工序。那就是在蓝氢的制备过程中可以将二氧化碳副产品进行捕获、利用和封存，从而实现碳中和。虽然在生产蓝氢的过程中也会产生温室气体，但由于使用了捕捉、封存等先进技术，温室气体被捕获，从而减轻了对地球环境的影响，一定程度上实现了低排放生产。

如果说初期阶段是灰氢，过渡阶段是蓝氢，那么绿氢便是最终目标。绿氢来源自水，纯度更高、杂质更少，无需进一步处理就可以用燃料电池热电联供并未燃料电池汽车提供动力，优势相当明显。

（新疆库车绿氢示范项目基地，图源网络）

现阶段我国绿氢发展方兴未艾，比如，正在建设中的新疆库车绿氢示范项目占地相当于900多个足球场的大小，制氢规模达到每年2万吨，是目前全球在建的最大绿氢项目。为了实现“碳中和”“碳达峰”的目标，在绿氢产业发展的道路上我们还需要跨越技术难、成本高等门槛。

在绿氢技术上，风电、光伏发电等可再生能源波动性、随机性大，宽功率波动下碱性电解水的技术可行性仍存在问题。质子交换膜纯水电解对波动性电源的适应性强，但目前国内参与研发制造纯水电解设备研发制造的企业并不多，可提供电解槽膜的企业更是屈指可数。而想要真正实现规模化、商业化的发展，高成本依旧是当前电解水制氢技术发展面临的主要挑战。据了解，电解水制氢的成本比煤、天然气使用的蒸汽重整制氢和工业副产气纯化制氢高出2—3倍。

因此，为了推动绿氢产业发展，推动“碳中和”“碳达峰”目标的实现，我国仍需要在绿氢技术上突破，并探索出一条切实可行的降本之路。