氫氣從何而來，又有幾種顏色？

2022年是中國氫能產業大發展的起始元年，隨著氫能知識的普及，政策紅利的陸續出臺，科學技術的不斷迭代，人們越來相信氫氣會給社會發展和經濟結構帶來巨大變革，也期待著環境因此不斷被改善，清晨醒來推開窗，都能看到藍天白云。

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

黑氫/粽氫

由煤制成的黑氫/粽氫通常通過氣化生產，煤氣化基于部分氧化（POX），其中一部分煤或含碳物質在氣化爐中，壓力下與定量氧氣一起燃燒，產生含氫氣、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，產生額外的氫氣。

灰氫

天然氣制灰氫可以通過甲烷重整生產，包括蒸汽甲烷重整（SMR）和自然重整（ATR），簡單的說，SMR工藝就是將天然氣和蒸汽引入反應器，反應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，天然氣被轉化成氫氣和一氧化碳，在通過水煤氣變換反應器和變壓吸附器將一氧化碳轉化成二氧化碳，將氫氣從合成氣體中分離出來。ART是基于POX和SMR技術的結合，使用純氧代替空氣。

藍氫

將CCS技術（CCS技術是指通過碳捕捉技術，將工業和有關能源產業所生產的二氧化碳分離出來，再通過碳儲存手段，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/灰氫的幾種技術中生產的即是藍氫。

綠氫

是利用可再生能源太陽能/風能/核能等發電后轉化為電能，將電能通過電解水制氫設備轉化成氫能。因其制取過程中只產生水，碳排放可以達到凈零。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。

（一）堿性電解水技術

目前該技術已是最為成熟的方法，堿性電解水技術是以KOH、NaOH水溶液為電解質，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、降低成本和擴大規模。

（二）質子交換膜（PEM）技術

與堿性電解技術相比，PEM電解池用質子交換膜代替了石棉膜，傳導質子，并隔絕電極兩側的氣體，避免了堿性電解液所帶來的缺點。同時，PEM電解池的體積更為緊湊，結構方面零間隙，極大降低了電解池的歐姆內阻，提升了整體性能。

（三）固體氧化物電解水（SOE）

該技術的主要特點是工作溫度高（500-900℃）、效率高以及使用蒸汽代替液態水，目前該技術已商業化，但在規模和成熟度方面遠遠落后于堿性電解水技術和質子交換膜技術。

（四）陰離子交換膜（AME）

目前該技術是最新開發的技術，尚未實現相關規模的商業化，該技術在設計方面與質子交換膜技術有許多相似之處，但使用更便宜的材料。

目前國內的氫氣更多是黑氫/粽氫，這和我國經濟結構發展有很大關系，但隨著國家提出碳達峰碳中和的偉大宏偉目標，在此方針政策下，我國優秀的科學家和商業資本，一直在不斷努力實現綠氫/藍氫的技術瓶頸突破和產業規模化，隨著時間的推移，技術的更新，規模化的成本降低，相信未來一定是綠氫經濟產業的天下。