上世紀60年代，氫能已經(jīng)在交通運輸領(lǐng)域嶄露頭角。而近年來人們越來越關(guān)注氫能在全球能源轉(zhuǎn)型中的積極作用，因為氫能作為能源存在其獨特的優(yōu)點：通過電解水制氫可以消納棄剩余可再生能源生產(chǎn)，同時，不同于電能，氫能可以在長時間內(nèi)被大量儲存。因此，以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的氫可以在能源轉(zhuǎn)型中發(fā)揮重要的作用。在以電力為基礎(chǔ)的未來能源結(jié)構(gòu)中，氫作為一種清潔、易于儲存，并且可以運輸?shù)哪茉?，近年來倍受關(guān)注，在能源互聯(lián)網(wǎng)中，氫氣也是交通網(wǎng)、電網(wǎng)與天燃氣管網(wǎng)融合轉(zhuǎn)化的中間介質(zhì)。
01 制氫工藝的經(jīng)濟性
首先是氫氣來源。目前工業(yè)化的制氫手段是天然氣裂解，反應(yīng)機理就是甲烷在高溫下裂解生成氫氣和炭黑。其中炭黑是重要的工業(yè)原料，氫氣作為附屬產(chǎn)品主要作為火箭燃料使用。其他制氫技術(shù)路線目前都不成熟，電解水制氫效率很低，經(jīng)濟上目前還不劃算。目前大力研究的是通過催化劑在太陽光的照射下制氫，把太陽能直接轉(zhuǎn)換成氫能源，但是技術(shù)還不成熟，停留在實驗室階段，效率也不高。很顯然，對于中國這樣缺油少氣的國家，目前推進氫能源肯定是不現(xiàn)實的，除非太陽能制氫技術(shù)大爆發(fā)，否則從戰(zhàn)略和能源安全角度講肯定不現(xiàn)實。
02 氫氣利用技術(shù)
其次是利用技術(shù)。氫能源最有前景的還是燃料電池，把氫能源直接轉(zhuǎn)換成為電能。特別是汽車，完全可以取代鋰離子電池。但是目前的主要障礙是氫燃料電池的成本居高不下，而且技術(shù)復(fù)雜程度非常高。至于氫氣發(fā)動機，其優(yōu)勢還不如天然氣發(fā)動機。目前的氫燃料電池技術(shù)主要掌握在日本手里，中國雖然這幾年也取得了很大的技術(shù)進展，但是離商業(yè)化應(yīng)用還有一點距離。所以目前中國肯定不會推氫燃料電池汽車的，而且，目前燃料電池運行溫度還很高，壽命比較有限，安全性和可靠性還存有疑慮。
03 氫能轉(zhuǎn)化的效率
再次是氫能的轉(zhuǎn)化效率。一個是氫能量密度高達143MJ/KG，另外一個氫的燃料電池理論效率高，實際最高效率已達到80%。那么是不是氫能就是未來最佳的能源載體呢？在考慮儲存的前提下，相同體積的氫氣其整體能量密度不及汽油一半，也低于甲醇。此外，還要考慮氫能冷卻壓縮灌裝造成的能量損失。氫氣在燃料電池的發(fā)電環(huán)節(jié)效率高，并不能彌補整體系統(tǒng)的能量效率。借助“油井-車輪”（WTW）效率理念。我們假設(shè)通過太陽能制氫并轉(zhuǎn)化為動能，考量其全鏈效率，即太陽能轉(zhuǎn)換為服務(wù)人們生產(chǎn)生活的有用功。氫能因為經(jīng)過了太陽能發(fā)電、電解水、燃料電池轉(zhuǎn)換電能，這個中間多了一個氫形態(tài)的變換環(huán)節(jié)。其總體效率會大打折扣。
04 氫氣的儲存
然后是氫氣的儲存方式。由于氫氣的體積能量密度（常溫常壓下單位體積所能釋放的能量）相對較低，這一特點使得其儲存和最終配送至終端應(yīng)用場所的過程挑戰(zhàn)增大，成為氫能價值鏈中經(jīng)濟效率極低的一個環(huán)節(jié)。因此，能夠保障將車用氫能安全、經(jīng)濟地配送到加氫站，并完成車輛加注的解決方案是尤為重要的，這也是能夠?qū)崿F(xiàn)其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的先決條件。迄今為止，只有通過壓縮和液化的物理儲存方法才具有商業(yè)價值。因為相對其他技術(shù)而言，加壓壓縮或者極低溫液化的操作更容易實現(xiàn)，氫也更便于運輸至最終端的用戶。但這仍然是氫能價值鏈中經(jīng)濟效率極低的一個環(huán)節(jié)。還有一種物理儲存方法是在固體、液體，或表面儲存氫。然而，這類儲存方法大多還處在開發(fā)階段，尚面臨一些問題。
05 氫氣的運輸
最后是運輸問題。氫的儲和運是息息相關(guān)的，儲存方式?jīng)Q定了運輸?shù)某杀?，更是整個氫產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。目前，商業(yè)上氫的主要運輸方式包括：用卡車運輸經(jīng)過壓縮的氣態(tài)氫或液態(tài)氫，和用管道輸送經(jīng)過壓縮的氣態(tài)氫到指定地點，這種趨勢將在中期內(nèi)保持不變。當運輸距離較長時，運輸液態(tài)形式的氫通常會更有成本效益，這是因為液氫罐能儲存比加壓氣罐更多的氫。如果有合適的水路、鐵路或裝貨碼頭，液態(tài)氫也能夠通過船舶或鐵路運輸，這與卡車運輸類似。
隨著人類的科技發(fā)展，社會對環(huán)境生態(tài)的追求，制氫的邊際成本將不斷下降，氫能全面利用的障礙將逐步消除。大規(guī)模且廣泛地使用氫能，使用管道網(wǎng)絡(luò)是最合適的運輸方案，將氫能管網(wǎng)與天然氣管網(wǎng)進行安全高效的融通，這或是氫能利用的終極戰(zhàn)略。
