綠氫作為能源，最早的應(yīng)用可以追溯到19世紀(jì)末的一個(gè)村莊。丹麥科學(xué)家保羅·拉·庫(kù)爾在他任教的阿斯科烏，用風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的電力電解水，位于風(fēng)力渦輪機(jī)大樓下面的電解地下室，一共裝有10個(gè)電解槽。在有風(fēng)的日子里，每小時(shí)生產(chǎn)多達(dá)1000升（1m）氫氣。

百年以后，面對(duì)“環(huán)境危機(jī)”和“能源轉(zhuǎn)型”，氫的制、儲(chǔ)、運(yùn)、用技術(shù)成為21世紀(jì)最受矚目的焦點(diǎn)。

|01 制取綠氫需要哪些資源？

電解水制氫，生產(chǎn)原料主要是“綠電”和“純水”。

“綠電”就是風(fēng)、光等可再生能源生產(chǎn)的清潔電力，制取1kg氫氣，約需消耗56度電。

純水也稱為“原料水”，用來(lái)制氫需要符合國(guó)內(nèi)相關(guān)的水質(zhì)要求，即GB/T 37562—2019《壓力型水電解制氫系統(tǒng)技術(shù)條件》中的規(guī)定——電導(dǎo)率≤1mS/m(堿性電解水制氫系統(tǒng)）。

根據(jù)反應(yīng)式，理論上制取1kg氫氣需要9kg的水，但考慮到制取純水的消耗和其他消耗，實(shí)際上制取1kg氫氣需要15-18kg的水。

設(shè)備方面，主要是光伏組件和制氫設(shè)備，以及設(shè)備安裝場(chǎng)地。

表一：制取1kg綠氫需要的資源（僅參考）

|02 儲(chǔ)氫的主要方式有哪些？

氫是宇宙中最簡(jiǎn)單也是最輕的元素，通常情況下，用高壓氣態(tài)儲(chǔ)罐/地下空間來(lái)儲(chǔ)存，但它會(huì)占據(jù)大量空間。

如高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫，常見(jiàn)的高壓儲(chǔ)氫瓶有35MPa和70MPa兩種規(guī)格，分別對(duì)應(yīng)25g/L和41g/L的氫氣密度，儲(chǔ)氣量小。

壓縮成液氫，常溫常壓下對(duì)應(yīng)的液氫密度約是70kg/m，但技術(shù)難度較大，主要應(yīng)用在航天領(lǐng)域。

此外，還有固態(tài)儲(chǔ)氫和有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫方式，現(xiàn)階段很難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。

被市場(chǎng)看好的還有化合物儲(chǔ)氫，即將氫與其他元素結(jié)合，制造出更容易儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)幕衔铮绾铣砂薄?/span>

表二：不同燃料能量密度數(shù)據(jù)（僅參考）

|03 我們能用綠氫來(lái)做什么？

氫的熱值高達(dá)142MJ/kg，是煤炭、汽油等化石燃料的3-4倍，它可以通過(guò)氫內(nèi)燃機(jī)和氫燃?xì)廨啓C(jī)直接燃燒提供動(dòng)力和電力，還能夠通過(guò)氫燃料電池發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)供熱供電。

當(dāng)氫作為動(dòng)力采用燃料電池的方式來(lái)利用時(shí)，以燃料電池系統(tǒng)效率為50%，汽油機(jī)位28%，柴油機(jī)為38%，鋰電池系統(tǒng)效率為90%來(lái)計(jì)算：1kg氫氣用于燃料電池車輛時(shí)，相當(dāng)于6.9L汽油、45L柴油或者18.6k電量的鋰電池。

最重要的是，綠氫燃燒產(chǎn)物只有水，不產(chǎn)生碳排放。

可以用綠氫取代一部分灰氫、藍(lán)氫，甚至煤油氣的使用，對(duì)鋼鐵、住宅、水泥、工業(yè)、汽車、商業(yè)、石油化工、輕卡和公交車、航運(yùn)鐵路等行業(yè)降低碳排放量有重要意義。

表三：我們能用1kg綠氫做什么？（僅參考）

電力需求具有明顯的季節(jié)性特點(diǎn)，在寒冷的冬天或者炎熱的夏天，電網(wǎng)勢(shì)必將承受比春秋季節(jié)更大的壓力。

如果將氫和電結(jié)合在一起，可以平息可再生能源發(fā)電的間歇性波動(dòng)，同時(shí)也可以作為能源的季節(jié)性儲(chǔ)備，形成一個(gè)強(qiáng)大的耦合能源網(wǎng)絡(luò)。

同時(shí)，氫的應(yīng)用場(chǎng)景非常廣泛，它可以靈活交易，有觀點(diǎn)認(rèn)為氫將是未來(lái)能源界的“新石油”。

在此，引用1874年的小說(shuō)《神秘島》里儒勒·凡爾納關(guān)于氫能的設(shè)想：“總有一天，水可以被電解為氫和氧，并用作燃料，而構(gòu)成水的氫和氧……將會(huì)成為供暖和照明的無(wú)限能源。”

氫能，驅(qū)動(dòng)未來(lái)。