绿色氢，它是什么？

绿色氢能成为头条新闻，并成为能源革命的最新主要趋势，但我们知道它是什么、它有什么用途以及如何生产吗？

 

 

我们正面临着真正的技术挑战，即遏制人类活动对地球的影响。我们令人眼花缭乱的经济和社会发展——通过工业革命——同时伴随着碳足迹的危险增长，危及气候平衡，进而危及地球上的生态系统和生命。幸运的是，我们每天都在逐渐意识到这一现实——或许还不够——作为一个社会，我们希望通过不同的解决方案来遏制这一现实，使我们能够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，近几十年来，对创新和技术的投资使我们能够开发出不同的解决方案，用于生产绿色能源、减少污染，以及消除和/或用更无害的物质替代向大气中排放的有害物质。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。由此，在过去十年中，我们经历了交通运输等领域的革命性变革，其中两大主角（重生）诞生：电动汽车（需要记住的是，最早的汽车使用的是电动机，而不是内燃机）和氢能汽车。我们想要关注的正是这最后一点。问题是，我们是否了解氢能，或者更复杂的绿色氢能，以及它如何改变交通运输行业，或者至少是改变交通运输行业的基本组成部分？让我们一起探索吧。

正如我们所解释的，每项活动都会留下痕迹；这一点在我们目前基于化石燃料燃烧的出行模式中显而易见。无论是柴油、汽油还是煤油（主要用于航空），基于化石燃料的内燃机都是通过燃料在燃烧室中燃烧产生的化学能来获取机械能的。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颗粒物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。因此，多年来，人们一直在努力寻找用于车辆的化石燃料替代品。近几十年的探索使我们得以将这些替代技术分为两大类，它们之间存在显著差异，这取决于我们目前所能观察到的行业趋势。这些差异不能在同一层面上进行分析，而必须根据其特殊性和在类似场景下的可能用途进行分析。因此，我们接下来将区分这两种共存的技术：

 

• 电动机：其运行基于一个或多个由电池供电的电动机，这些电动机产生阻力并将动能（运动）转换为交流电，交流电再次通过转换器转换为直流电，进而再次存储在电池中以供再次使用。这种解决方案似乎正在成为乘用车和日常通勤中内燃机的替代方案；尽管现在还无法预测其在汽车市场上的表现。显而易见的是，如果它得到使用可再生能源的支持，它将成为实现交通脱碳的关键解决方案。

 

• 氢燃料发动机：它与位于车辆前部的燃料电池一起工作，燃料电池通过与从车辆外部获得的氧气发生化学反应，产生电力来驱动汽车。这一过程产生的剩余物只是水蒸气。另一个问题是氢气是如何生产的，以及我们在生产过程中造成了多少污染，因此使用氢气的类型非常重要。这种解决方案对于那些需要高自主性和功率的运输方式以及气体密集型工业过程来说似乎是理想的选择。这就是著名的绿色氢气再次发挥作用的地方；现在我们来看看原因。

 

绿色氢气和其他类型的氢气构成彩虹

正如我们所说，氢气的生产和/或获取在这个过程中非常重要，它完全决定了我们使用每种技术产生的碳足迹。首先，必须解释的是，氢气不是一种可以在自然环境中自由捕获的化合物，它存在但不是以捕获所需的数量或形式存在的，而是化学中所说的“能量载体”，而且它很轻，易于储存。这基本上意味着它的生产需要一个依赖于能源使用的过程；也就是说，根据我们使用的能源，氢气会产生不同类型的碳足迹。那么，氢气生产过程越环保，氢气本身就越环保。

也许，了解这一点之后，最重要的是了解根据生产方式而存在的不同类型的氢气之间的差异。因此，我们可以像武术腰带一样，将氢气分为八种颜色，尽管氢气本身没有颜色，但有以下区别：

 

黑色/棕色氢气

它是通过燃烧碳气化而产生的不同的碳矿物，如烟煤（黑色）、硬煤和褐煤（棕色）。由于它基于纯燃烧，因此在化学过程中会向大气中释放各种污染排放物，包括二氧化碳。这就是为什么它被认为是对环境最有害的氢气类型。

灰氢

这是最常见、最容易生产的氢气颜色（因此也是最便宜的），尽管它也是向大气中释放二氧化碳最多的氢气之一。灰氢是通过所谓的化石燃料（尤其是天然气）的蒸汽重整 (SMR) 产生的。

黄氢

黄氢是指用于电解的电力来自各种发电源的氢气，包括基于可再生能源的电力和使用化石燃料的电力。特别之处在于，黄氢也指使用太阳能生产的氢气，尽管在绿色氢类别中，太阳能氢被归类为一个整体；事实上，我们可以说它是一种绿色氢气。

蓝色氢气

青绿色氢气

这种氢气是通过日本工业公司Ebara公开的一种革命性方法获得的，该方法可以通过甲烷热解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，无需回收和储存，并且可用于制造一系列其他有用的碳基产品，例如肥料。

尽管如此，该工艺仍处于开发阶段；因此，它无法与其他颜色的氢气进行同等评估或生产。

粉色氢气

这种氢气是通过电解水产生的，电解水分子可获得氢气和氧气，其一大特点是：该工艺使用的电能是核能。鉴于其环境足迹仅与核能本身相关，它几乎是一种可持续的氢能。

绿色氢能

这种氢能是我们如今的主角。它通过电解法生产，分解水分子以获取氢气和氧气，其独特之处在于：它只使用来自可再生能源的电流。也就是说，绿色氢能是唯一一种使用100%清洁能源（例如光伏（黄色）、风能或水力发电）获得的氢能，并且不会直接向大气中排放二氧化碳。

白色氢能

我们所说的白色氢能指的是自然界中自由存在的氢能，通常以气态形式存在于大气中，有时也存在于地下矿藏中。最大的问题是，这种氢缺乏能够大规模使用的技术策略，因此对我们的目标来说毫无用处。

绿色氢是如何生产的？

正如我们所见，生产氢的工艺有很多种，但并非所有工艺都具有可持续性。因此，为了阐明 H2 的生产方式，我们将重点探究本文的主角——绿色氢——的生产方式。

让我们看看，氢仍然是元素周期表中的一个化学元素，确切地说是列表中的第一个元素，在这种情况下，它是通过水分子（H2O）在电力作用下解离而获得的。这一过程称为电解，可以将氢分子与氧分子分离，而对于绿色氢气，这一过程是通过任何可再生能源（主要是风能和/或光伏能）产生的电能来实现的。

 

通过这种方式，电流在所述电解器内持续施加，在此过程中，我们必须事先借助电力电子设备和称为整流器的设备将所述交流电转换为直流电。为了使这些整流器能够在来自电网的适当交流电和电压水平下运行，必须对其进行保护，以防止可能发生的电压变化；因此，我们使用配备电网保护单元的变压中心以及变压器来调节电压。这使得它们成为正常运行的关键要素，并且需要很高的技术和创新水平。然而，这个过程存在两个难题：

1. 如果电解过程是通过连接到配电网进行的，则将通过连接和分段中心与公共配电网进行耦合。
2. 如果电解过程从输电网开始，我们需要变电站；因为我们必须将电从高压转换为中压；确保流程始终安全并正确运行。

无论如何，基本方案是将一定量的水储存和/或运输至制氢装置，该装置通过电解槽进行分子分离，利用可再生电能分解水的初始分子组成。分离后，氧气被储存用于工业或医疗用途，和/或通过大气排出；氢气则被送至储罐，以压缩气体形式保存，或液化后用于工业或氢燃料电池。

借助可再生能源和电力基础设施，这一过程可以将一滴水转化为零排放的绿色燃料。正因如此，发展这一行业才如此重要。