能源

 

氢气可以从多种国内资源中生产。目前，大多数氢气由化石燃料生产，特别是天然气。来自电网或可再生能源（如生物质、地热、太阳能或风能）的电力目前也用于生产氢气。从长远来看，太阳能和生物质可以更直接地用于制氢，因为新技术使替代生产方法具有成本竞争力。

生产途径

大多数氢气也可以通过蒸汽甲烷重整生产，这是一种高温过程，蒸汽与碳氢燃料反应生成氢气。

另一种常见的制氢方法是用水，通过电解将分子H2O分离成氧气和氢气。电解发生在电解槽中，电解槽的功能与燃料电池非常相似，而不是像燃料电池那样使用氢分子的能量，电解槽从水分子中产生氢。

生物过程也可以通过使用细菌和微藻等微生物的生物反应产生氢气。在这些过程中，微生物消耗植物材料并产生氢气。

利用太阳光生产氢气有很多方法，包括光生物、光电化学、光伏驱动电解和太阳能热化学过程。

能量载体

氢是一种能量载体，而不是能源，可以输送或储存大量能量。氢可用于燃料电池发电，或发电和供热。今天，氢气最常用于石油精炼和化肥生产，而运输和公用事业是新兴市场。

氢气的用途

氢气是一种清洁的燃料，当在燃料电池中消耗时，只产生水、电和热。氢和燃料电池可在我们的国家能源战略中发挥重要作用，具有广泛的应用潜力，几乎涵盖所有行业的运输、商业、工业、住宅和便携式。氢和燃料电池可以提供用于各种应用的能量，包括分布式或混合式热和电力；备用电源；储存和启用可再生能源的系统；便携式电源；卡车、飞机、铁路和船舶的辅助电源；叉车等专用车辆；以及客运和货运车辆，包括汽车、卡车和公共汽车。

 

由于其高效率和零排放或接近零排放的运行，氢和燃料电池在许多应用中具有减少温室气体排放的潜力。能源部资助的分析表明，氢和燃料电池有潜力实现以下减排：

轻型公路车辆：与今天的汽油车相比，排放量减少了50%至90%以上。

特种车辆：与目前的柴油和电池驱动的叉车相比，排放量减少了35%以上。

公交客车：已证明燃油经济性约为柴油内燃机（ICE）客车的1.5倍，约为天然气内燃机客车的2倍。

辅助动力装置（APU）：与卡车发动机怠速相比，排放减少60%以上。

热电联产（CHP）系统：与传统热源和动力源相比，排放量减少35%至50%以上（如果燃料电池中使用低碳或零碳来源的沼气或氢气，则排放量减少80%以上）

氢气生产的最大挑战是以较低的成本提供氢气，尤其是可再生资源。对于运输燃料电池，氢必须在每英里的基础上与传统燃料和技术具有成本竞争力。这意味着无论生产技术如何，氢气的成本都必须低于4美元/加仑汽油当量。为了降低总体氢气成本，研究重点是提高氢气生产技术的效率和寿命，以及降低资本设备、运营和维护成本。