扩大基础设施建设，推动绿氢规模化应用 

减少温室气体排放，在全球推广使用氢气 —— 特别是利用可再生能源制取绿氢 —— 成为人们关注的热点。氢经济仍处于起步阶段，但是它为更可持续的交通运输、工业流程、能源生产创造了机遇。要发挥绿氢的优势，首先需要解决制氢下游基础设施的难题。

绿氢的普及需要持续投资研发，生产和消费领域的跨组织合作，以及强有力的政策支持。

首先，现有天然气基础设施 —— 包括输气管道、储存装置和运输网络 —— 必须重新规划或铺设，这样才能保证安全高效地处置氢气，主要原因是氢气的化学性质独特。氢气是分子量最小的气体，容易发生泄漏。需要使用专门的材料和密封技术，实现安全高效的氢储运。此外，氢气会破坏材料不兼容的管道和容器结构。氢气燃烧时，火焰的颜色很浅，肉眼几乎不可见，由此带来安全隐患。

氢储运还带来了复杂的物流问题。由于储存或运输的轮船空间有限，同天然气和液态化石燃料相比，氢气的体积能量密度较低，必须在极端条件下储存 —— 在700 bar (10,500 psi)的高压条件下压缩，或者在-253°C（-423.4°F）或更低温度下液化。在这两种状态下储存氢气均属于能源密集型过程，会进一步增加长期储存和运输的设备、能源和成本要求。

为了应对输气管道挑战，必须增加投资，购买专用抗氢脆材料；氢储运难题则需要进行复杂的能效计算，基于众多变量综合决策。

目前，化石燃料制氢较为常见，主要通过甲烷蒸汽重整和自热重整等方法实现。最主要的产物是灰氢。灰氢中含有二氧化碳和其他温室气体，会破坏氢气的环保性。可以捕集排放废气 —— 制取蓝氢 —— 但是捕集、运输和封存二氧化碳的成功高昂。

制取绿氢可以解决这一问题，但需要持续投资电解槽（通常是质子交换膜或碱性电解槽）、产能、电网基础设施和其他配套工厂生态系统。水电解法将水分子分解成氢气和氧气，氢气被采集，无害的氧气直接排放至大气环境中，或进行后续加工，生产其他工业原料。利用风能、太阳能、水能等可再生能源发电，制备绿色环保且可持续的氢能。

绿氢电网面临系列挑战，需要新建能源基础设施，与现有电力系统无缝集成。整合的必要性日显突出。人们趋向于选择智能电网、储能解决方案和先进的能源管理系统，有效平衡日益增长的可再生能源需求和间歇性供电状况的矛盾。

目前看来，在单位能源成本方面，氢气高于传统化石燃料。随着制取和利用技术的发展、公共和私人基础设施投资的逐步落实，以及安全实施的标准化推进，这一成本在未来几十年内有望下降。

尽管面临诸多挑战，绿氢经济因其零碳排放潜力而备受关注。配合清洁生产方式，水蒸气将成为可再生氢气的唯一排放物。因此，氢气是实现零碳排放目标和减缓气候变化的重要载体。

此外，氢气可以通过多种形式长期稳定储存，规避了电池能量衰减的缺点。短期储存时，发电效率降低，但也解决了直接使用可再生太阳能和风能可能出现的间歇性问题。储存的氢气在用电峰值时段可用于发电，提高电网的稳定性和可靠性，或为车辆或工业生产提供动力。可再生能源的储存灵活度和可调度能力是成功运行可再生能源电网的关键要素。

除了发电，氢气还有广泛的其他用途，包括为重型卡车和工业生产提供动力，为家庭和其他建筑物供暖。在运输领域，氢燃料电池汽车是柴油卡车和公共汽车的零排放替代品，相比于纯电动汽车，它的续航里程更长，充电时间更短。尤其是长途运输卡车，电池重量大，充电时间长，对物流调度和经济成本均不利。

在工业领域内，氢气是清洁的原料，可用于合成氨和生产其他化学品，减少炼钢、水泥制造、化肥生产等工艺活动对化石燃料的依赖。

全球范围内，各国政府逐渐认识到氢能转型的巨大潜力，并抓紧制定相关政策，出台激励措施，大力推动氢能发展应用。例如直接加大研发投资，为氢气制取和利用提供税收减免支持，在可行的前提下作为过渡措施强制要求现有天然气输气管网掺氢。

比如欧盟颁布氢能战略 ，旨在建立完整氢价值链，包括在2030年之前安装40千兆瓦电解槽的计划。与此同时，日本和韩国也分别宣布力争成为氢能社会 。国际合作也越来越多，基于统一的标准和法规促进氢跨境贸易。

全面实现氢经济的时间表尚不明确，大多数专家预测未来几十年里氢经济将大幅增长。国际氢能理事会是由首席执行官领导的全球倡议，预测到2050年，氢能将满足全球24%的能源需求 , 市场规模达年均2.5万亿美元。增长得益于多个因素的共同作用，包括制氢和储氢技术的进步，可再生能源的成本下降，以及政府的气候政策日益严格。

绿氢经济的可行性还取决于可再生能源的可用性和基础设施的高效发展。目前，绿氢制取在很大程度上依赖政府激励措施的支持。随着技术的进步，规模经济的形成，以及全球氢能需求的增加，预计成本将会有所降低。以美国政府为例，计划到2026年成本降至2美元/千克，到2031年降至1美元/千克 .

与过去二十年里电池和太阳能光伏板的发展历程相类似，短期内，氢能技术也能为大幅的效率提升和应用增长提供潜在机会。随着制氢成本的下降和基础设施的扩建，氢能有望逐步应用于其他领域，最终实现能源系统碳减排目标。

成功扩大氢能市场规模离不开研究机构、政府和行业利益相关者的通力合作。制定清晰一致且具有远见的政策体系，才能吸引投资，推动碳减排技术的创新发展；加强国际合作，则有利于制定全球标准和法规，促进氢跨境贸易。

在当前现有化石燃料广泛使用的情况下，除了激励措施和持续研发投资，克服技术障碍 —— 比如提高电解槽效率，降低其使用成本，开发更节能的氢气加压液化技术，铺设充足的输气管道 —— 也是让氢能的应用占据半壁江山的必要前提条件。

最后，安全制取、储存和处置氢气的系列标准、政策和培训是建立公众信任的基础，帮助人们积极认识和客观看待清洁能源燃料。尽管氢能应用仍面临不小的挑战，但是氢经济依然拥有光明的前景。改变基础设施缺乏的现状，促进技术进步，筑牢政策支持性框架，绿氢将在未来几十年里大力推动碳减排。