绿色氢能——未来能源战略地图上的必争之地
氢是宇宙已知元素中最轻也是最多的元素。从世界能源更替的趋势来看，脱碳加氢和清洁高效是大趋势。氢能作为灵活高效和应用场景丰富的二次能源，是推动传统化石能源清洁高效利用和可再生能源大规模发展的理想互联媒介，也是实现交通运输、工业和建筑等领域大规模深度脱碳的最佳选择。
那么，人们可以如何获取氢能呢？作为二次能源，氢能不仅可以通过煤炭、石油、天然气等化石能源重整或生物质热裂解、微生物发酵等途径制取，还可以通过焦化、氯碱、钢铁、冶金等工业副产气制取，以及目前最受瞩目的绿色制氢，即通过光伏发电、风电等新能源电解水制氢。
尽管国际社会对绿色制氢的呼声日益高涨，但目前全球仍以化石能源制氢为主。而对于我国来说，随着“双碳”目标的提出，围绕碳达峰、碳中和，能源转型的步伐进一步加快，氢能高热值、低污染、来源广、转换灵活的优势正在得到前所未有的关注。如何让氢能产业更绿色、更低碳，日益成为我国业界关注的焦点。今天，请跟随《中国科技信息》一起来聊聊这个话题。
制氢环节是氢能战略地图上的必争之地
“双碳”发展目标的提出，标志着我国在能源转型和应对气候变化方面开创了新纪元，能源结构和体系继续向清洁化、低碳化、安全化深度转型。
其中，可再生电力的大规模供给和消费侧全面电气化进程将加速，与此同时，重工业和船运、航空等高排放行业对化石能源存在一定的依赖，在技术可行性和成本的角度看，难以实现大规模可再生电力替代，其转型路径将依靠以氢能、生物质、合成燃料为代表的新型清洁燃料。
曾有研究表明，在零碳时代情景下，上述几种新型清洁能源在终端能源需求中的占比将达到30%-35%，其中氢能约占15%-20%。可以说，氢能已经成为了全球能源转型中最重要的“角色”，而制氢则是氢能产业链的最前端环节，亦是氢能战略地图上的必争之地。
然而，氢能很难从自然界中直接大量获取，需要依靠不同的技术路径和生产工艺进行制备，根据制备过程的低碳、清洁程度，利用不同技术制备的氢气可分为灰氢、蓝氢和绿氢。大量氢能使用的情况下，氢能本身的制取也需要脱碳，灰氢和蓝氢制氢方式中，化石能源制氢与工业副产氢仍有碳排放，几乎零碳的绿氢才是未来主流。
实现“双碳”目标的道路上发挥关键作用
在各界高度关注“绿氢时代”这一概念的当下，“绿氢”到底是一个怎样的存在？其实，绿氢是指使用可再生能源（风能、太阳能等）制备的氢气，其在制氢过程中几乎没有碳排放。
根据国际能源署的数据，2021年全球氢气产量达到9400万吨，基本来自化石能源制氢，绿氢占比仅为0.4‰，由此产生的二氧化碳排放量超过9亿吨。而我国则是世界最大的制氢国，年制氢量约3300万吨，但大部分来自化石能源制氢属于灰氢，绿氢占比较低。这意味着在氢能高度需求的现实中，绿色制氢将在我国实现“双碳”目标的道路上发挥关键作用。
具体而言，可再生能源制氢主要分为可再生能源电解水制氢、生物质制氢、太阳能光解水制氢，目前，绿氢主要采用电解水技术制备，生物质制氢、光解水制氢仍处于实验研发阶段，尚无规模化应用。我国在碱性电解水技术和设备制造方面，技术水平与国外相近，并拥有完全自主知识产权的设备制造、工艺集成能力。电解水制氢是一种将水分解成氢和氧的电化学过程。
或许这是我国最有可能在绿氢时代“拿下”的第一个“席位”。然而，按照我国目前的发电成本，制氢成本仍然高达20～40元/千克。对此，我国氢能产业界也初步明确重点围绕“提高电解效率”“耐久性”和“设备的低成本”开展技术优化改进。
我国绿氢技术路线将如何定调？
多种积极的背景和因素，让绿氢时代受到各界的高度关注。然而，却有声音指出，目前我国大规模低成本绿氢技术路线尚不明确。此前，中国国际经济交流中心科研信息部部长景春梅曾指出，我国目前碱性电解水制氢缺少规模化应用，难以适应风、光电力的间歇性和波动性；质子交换膜制氢成本高，关键技术和核心部件受制于人；阴离子交换膜、固体氧化物电解水、光解水制氢、热化学循环水解制氢技术还处于基础研发或试点示范阶段。
对此，在更高层面，国家发展改革委和国家能源局已经联合印发了《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》，提出未来要重点发展可再生能源制氢，严格控制化石能源制氢，到2025年，基本掌握核心技术和制造工艺，燃料电池车辆保有量约5万辆，部署建设一批加氢站，可再生能源制氢量达到10万至20万吨/年，实现二氧化碳减排100万至200万吨/年；到2030年，形成较为完备的氢能产业技术创新体系、清洁能源制氢及供应体系，有力支撑碳达峰目标实现；到2035年，构建多元氢能应用生态，可再生能源制氢在终端能源消费中的比重明显提升。
可以说在全球范围内，绿色制氢将成为未来氢能产业发展的最大受益者。有数据预测，到2030年，全球氢能产业链的投资总量将超过3000亿美元。从产业链各环节分布来看，制氢项目将占投资的最大份额。
从规模来看，尽管我国当前氢产能主要由化石能源制氢和工业副产氢构成，距离绿色低碳的目标仍有较大差距。但是随着我国可再生能源发电成本降低、电解水制氢技术继续突破、绿氢项目规模效应兴起，可再生能源制氢将极大概率成为制氢主流，绿色低碳目标的实现也指日可待。
