氫氣從何而來(lái)，又有幾種顏色？

2022年是中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)大發(fā)展的起始元年，隨著氫能知識(shí)的普及，政策紅利的陸續(xù)出臺(tái)，科學(xué)技術(shù)的不斷迭代，人們?cè)絹?lái)相信氫氣會(huì)給社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)帶來(lái)巨大變革，也期待著環(huán)境因此不斷被改善，清晨醒來(lái)推開(kāi)窗，都能看到藍(lán)天白云。

在宇宙中，氫元素的含量高達(dá)70%多，那么如何將氫元素轉(zhuǎn)化成氫氣，在用以轉(zhuǎn)化成能量呢？我們今天來(lái)潛講一下目前氫氣的幾種主要生產(chǎn)來(lái)源，根據(jù)不同的生產(chǎn)制作工藝，人們也生動(dòng)地用不同顏色的氫，來(lái)形容它的碳排放屬性。

黑氫/粽氫

由煤制成的黑氫/粽氫通常通過(guò)氣化生產(chǎn)，煤氣化基于部分氧化（POX），其中一部分煤或含碳物質(zhì)在氣化爐中，壓力下與定量氧氣一起燃燒，產(chǎn)生含氫氣、一氧化碳、二氧化碳和其他氣體混合的合成氣，然后添加蒸汽使水煤氣與一氧化碳變換反應(yīng)，產(chǎn)生額外的氫氣。

灰氫

天然氣制灰氫可以通過(guò)甲烷重整生產(chǎn)，包括蒸汽甲烷重整（SMR）和自然重整（ATR），簡(jiǎn)單的說(shuō)，SMR工藝就是將天然氣和蒸汽引入反應(yīng)器，反應(yīng)器由周圍熔爐提供的熱量加熱，熔爐燃燒天然氣和多余的空氣，天然氣被轉(zhuǎn)化成氫氣和一氧化碳，在通過(guò)水煤氣變換反應(yīng)器和變壓吸附器將一氧化碳轉(zhuǎn)化成二氧化碳，將氫氣從合成氣體中分離出來(lái)。ART是基于POX和SMR技術(shù)的結(jié)合，使用純氧代替空氣。

藍(lán)氫

將CCS技術(shù)（CCS技術(shù)是指通過(guò)碳捕捉技術(shù)，將工業(yè)和有關(guān)能源產(chǎn)業(yè)所生產(chǎn)的二氧化碳分離出來(lái)，再通過(guò)碳儲(chǔ)存手段，將其輸送并封存到海底或地下等與大氣隔絕的地方。）添加到黑氫/粽氫/灰氫的幾種技術(shù)中生產(chǎn)的即是藍(lán)氫。

綠氫

是利用可再生能源太陽(yáng)能/風(fēng)能/核能等發(fā)電后轉(zhuǎn)化為電能，將電能通過(guò)電解水制氫設(shè)備轉(zhuǎn)化成氫能。因其制取過(guò)程中只產(chǎn)生水，碳排放可以達(dá)到凈零。故綠氫被稱為最純正的綠色新能源。

電解水制氫在基本層面上，電解通過(guò)施加電流將水（H2O）分解為H2和O2，目前電力制氫又分為四種主要技術(shù)。

（一）堿性電解水技術(shù)

目前該技術(shù)已是最為成熟的方法，堿性電解水技術(shù)是以KOH、NaOH水溶液為電解質(zhì)，如采用石棉布等作為隔膜，在直流電的作用下，將水電解成氫氣和氧氣。制造商專注于提高性能、降低成本和擴(kuò)大規(guī)模。

（二）質(zhì)子交換膜（PEM）技術(shù)

與堿性電解技術(shù)相比，PEM電解池用質(zhì)子交換膜代替了石棉膜，傳導(dǎo)質(zhì)子，并隔絕電極兩側(cè)的氣體，避免了堿性電解液所帶來(lái)的缺點(diǎn)。同時(shí)，PEM電解池的體積更為緊湊，結(jié)構(gòu)方面零間隙，極大降低了電解池的歐姆內(nèi)阻，提升了整體性能。

（三）固體氧化物電解水（SOE）

該技術(shù)的主要特點(diǎn)是工作溫度高（500-900℃）、效率高以及使用蒸汽代替液態(tài)水，目前該技術(shù)已商業(yè)化，但在規(guī)模和成熟度方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于堿性電解水技術(shù)和質(zhì)子交換膜技術(shù)。

（四）陰離子交換膜（AME）

目前該技術(shù)是最新開(kāi)發(fā)的技術(shù)，尚未實(shí)現(xiàn)相關(guān)規(guī)模的商業(yè)化，該技術(shù)在設(shè)計(jì)方面與質(zhì)子交換膜技術(shù)有許多相似之處，但使用更便宜的材料。

目前國(guó)內(nèi)的氫氣更多是黑氫/粽氫，這和我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)發(fā)展有很大關(guān)系，但隨著國(guó)家提出碳達(dá)峰碳中和的偉大宏偉目標(biāo)，在此方針政策下，我國(guó)優(yōu)秀的科學(xué)家和商業(yè)資本，一直在不斷努力實(shí)現(xiàn)綠氫/藍(lán)氫的技術(shù)瓶頸突破和產(chǎn)業(yè)規(guī)模化，隨著時(shí)間的推移，技術(shù)的更新，規(guī)模化的成本降低，相信未來(lái)一定是綠氫經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的天下。