绿色氢，它是什么？

绿色氢能作为能源革命的最新大趋势频频登上新闻头条，但我们真的了解它是什么、有什么用途以及如何生产吗？

我们正面临着遏制人类活动对地球影响的严峻技术挑战。我们令人眼花缭乱的经济和社会发展——工业革命——伴随着碳足迹的危险增长，威胁着气候平衡，进而威胁着地球上的生态系统和生命。幸运的是，我们每天都在加深对这一现实的认识——尽管或许还不够——作为一个社会，我们希望通过各种解决方案来阻止这种趋势，从而停止污染和破坏我们的地球，同时确保所有人的生活质量得到改善。

因此，在近几十年里，对创新和技术的投资使我们能够开发出不同的绿色能源生产解决方案。减少污染，或抑制有害物质的排放，并用其他更无害的物质替代有害物质，是人类努力的目标。简而言之，尽管尚未达成必要的全球共识，但人类正在努力遏制一个对人类自身和地球都至关重要的问题。因此，在过去的十年里，交通运输等领域发生了革命性的变化，其中两大主角（重新）诞生：电动汽车（值得注意的是，最早的汽车是由电动机而非内燃机驱动的）和氢燃料汽车。我们今天想重点讨论的正是氢燃料汽车。我们是否了解氢，或者更确切地说，绿色氢是什么？它又将如何改变交通运输行业？让我们一起来探讨这个问题。

正如我们之前解释的，任何活动都会留下痕迹；这一点在我们目前以化石燃料燃烧为基础的交通模式中体现得尤为明显。无论是柴油、汽油还是煤油（主要用于航空领域），基于化石燃料燃烧的发动机都是通过在燃烧室中燃料燃烧产生的化学能来获取机械能。这意味着大量的污染气体和颗粒物，例如氮氧化物、一氧化碳、二氧化碳以及其他挥发性有机化合物和各种微粒，最终都会进入我们的大气层，对我们的健康和环境造成显而易见的损害。

正因如此，多年来我们一直在努力寻找化石燃料的替代品。为了将它们应用于我们的车辆中。近几十年的研究已将这些替代技术归纳为两大类：

• 电动机：其工作原理基于一个或多个电动机，这些电动机由电池供电，产生电阻并将动能（运动）转换为交流电，交流电再次通过转换器转换为直流电，然后存储在电池中以备再次使用。
• 氢燃料内燃机：这种发动机使用位于车头的燃料电池，燃料电池通过与从车外获取的氧气发生化学反应来产生电力驱动车辆。该过程产生的剩余气体是水蒸气。氢气的生产方式以及生产过程中的污染程度是另一个问题，因此所用氢气的类型至关重要。这就再次涉及到了著名的绿色氢气；接下来我们将探讨其原因。

氢及其独特的彩虹

正如我们所说，氢气的生产和/或生成在这一过程中至关重要，它完全决定了我们使用每项技术所产生的碳足迹。首先，我们必须解释，氢气并非一种可以自由从自然环境中获取的化合物。它确实存在，但其数量和形态并不足以被捕获，因为在化学中，它是一种所谓的“能量载体”，轻便且易于储存。这基本上意味着，为了获得氢气，必须采用需要消耗能源的过程；换句话说，根据所用能源的不同，氢气产生的碳足迹也会有所不同。氢气的获取过程越环保，氢气本身也就越环保。

或许，了解这一点之后，最重要的是了解不同类型氢之间的区别，这些类型氢是根据其生产方式而存在的。因此，我们可以像武术腰带一样，根据颜色将其分为八类，尽管氢本身并没有颜色，但它们之间的区别如下：

黑/棕色氢

它是通过燃烧不同的含碳矿物（例如烟煤（黑煤）、硬煤或褐煤）使碳气化而产生的。由于它仅基于燃烧，因此在化学过程中会向大气中排放各种污染物，包括二氧化碳。这就是为什么它被认为是对环境危害最大的氢气类型。

灰色氢

这是最常见、最容易制取的氢气颜色（因此也是最便宜的），但同时也是排放二氧化碳最多的氢气。灰色氢气是通过蒸汽甲烷重整（SMR）工艺，利用化石燃料（尤其是天然气）与氢气反应制取的。

黄色氢气

黄氢是指电解过程中所用电力来源于多种能源的氢气，包括可再生能源和化石燃料。特殊之处在于，黄氢也指利用太阳能制取的氢气，尽管太阳能制氢总体上属于绿氢的范畴；事实上，我们可以说黄氢是绿氢的一种变体。

蓝色氢

蓝氢是指以天然气为原料生产的氢气。这一过程尤其令人振奋，因为在使用天然气的过程中，二氧化碳会被分离并捕获，储存在地壳深处的空腔中，以备后续用于生产环保燃料。蓝氢的排放量较低，但不能称之为清洁氢气。

绿松石氢

这是通过日本工业公司荏原公司公开的一种革命性方法获得的，该方法利用甲烷的热解作用提取天然气和沼气中的甲烷。因此，该过程中产生的碳最终以固态形式存在，不会释放到大气中。它无需回收和储存，即可用于生产一系列其他有用的碳基商品，例如化肥。

然而，这种生产工艺仍在开发中，目前还无法对绿松石色氢气进行与其他颜色氢气同等的评估和生产。

粉红色氢

这是一种通过电解水制取的氢气，它将水分子分解成氢气和氧气，其独特之处在于：该过程使用的电能是核能。这种氢气几乎是可持续的，因为它的环境影响仅与核能本身有关。

绿色氢能

这种氢气是我们今天的主角。它采用电解法制取，通过分解水分子获得氢气和氧气，其独特之处在于：它只使用可再生能源发电。换句话说，绿色氢气是唯一一种完全利用光伏（黄色）、风能或水力发电等清洁能源制取的氢气，不会直接向大气排放二氧化碳。

白色氢气

我们所说的“白氢”，指的是天然存在的氢，通常以气态形式存在于大气中，有时也存在于地下储层中。最大的问题在于，目前还没有相应的技术能够让我们大规模地利用这种氢，因此它对我们来说毫无用处。

绿色氢气是如何生产的？

正如我们所见，虽然有很多过程可以产生氢气，但并非所有过程都能被认为是可持续的。因此，为了阐明氢气是如何产生的，我们需要进一步研究氢气的产生机制。₂接下来，我们将重点探讨本文的主角——绿色氢——是如何产生的。

我们来看看，氢是元素周期表中的一种化学元素——具体来说，是周期表中的第一个元素——在这种情况下，它是通过分离构成水的分子（H₂）而获得的。₂O) 通过电力的作用使这些分子解离。这个过程称为电解，它将氢分子与氧分子分离，而对于绿色氢气来说，则是借助任何可再生能源（主要是风能和/或光伏能）产生的电能来实现的。

这样，电流就能持续地施加到电解槽内。为此，我们首先需要借助电力电子设备和整流器将交流电转换为直流电。为了确保这些整流器能够在电网提供的正确交流电和电压下正常工作，必须对其进行保护，防止其受到干扰。因此，我们使用配备保护继电器的变频中心以及用于降压的变压器。这些设备是电解槽正常运行的关键部件，需要高水平的技术和创新。然而，这一过程中存在两个难题：

1. 如果电解过程是通过连接到配电网进行的，则应通过连接和隔离中心与公共配电网进行连接。
2. 如果电解过程依赖于输电网络，我们就需要变电站，因为我们必须将高压电转换为中压电，以保证过程始终安全并正确运行。

无论哪种情况，基本方案都是将一定量的水（X）储存和/或运输到制氢装置，水流经电解槽进行分子分离，该过程利用可再生能源产生的电能，分解其初始分子组成。分离后，氧气被储存起来用于工业或医疗用途，和/或通过大气排放；氢气则被送往储罐，以压缩气体或液化气体的形式储存，用于工业用途或生产氢燃料电池。

这个过程可以将一滴水，通过可再生能源和电力基础设施，转化为零排放的绿色燃料。这就是为什么发展这个行业如此重要。