你听说过“氢气彩虹”吗？

虽然氢气本身是无色的，但氢气制造行业有时会用颜色作为一种速记法，来标注特定批次的氢气是通过哪种工艺制造出来的。常见的有灰色、绿色和蓝色的氢气，还有更鲜艳的颜色，比如粉色——放在一起有点像彩虹。

氢气经常被誉为“气候英雄”，因为当它作为公共汽车或钢铁生产中的燃料时，不会产生直接的碳排放（也就不会有相关的气候变暖）。随着人们努力减少化石燃料的使用，对这种无碳能源的需求可能会大量涌现。

但是氢的制造工艺，决定了它对气候多有帮助。这就是“彩虹”的含义：下面这张图概括了氢气颜色和对应的制造工艺或原料。

图 | 请注意这不是一个完整的列表，某些颜色可能还会代表其他的原料或工艺（来源：资料图）

最近，欧盟委员会发布了“可再生”氢的定义规则。换句话说，就是哪些氢是绿色的。几天前，《科学》杂志上还发表了一个关于自然产生的氢（金色氢）的迷人故事。

所以现在，让我们深入探讨一下氢气彩虹，探索未来的燃料可能会从哪里来。

我们需要氢气做什么？  

人类目前使用了大量的氢气：2021 年的全球需求约为 9400 万吨。其中大部分用于炼油，以及氨（用于肥料）和甲醇（用于化学制造）的生产。

这种情况在未来可能会改变，因为氢气可以很好地替代交通运输、重工业和其他行业所用的化石燃料。如果各国遵守气候承诺，到 2030 年，氢气需求可能达到 1.3 亿吨，其中约四分之一将用于新用途。

图 | 氢气可以使用化石燃料或可再生电力来生产（来源：ALAMY）

问题是，如今绝大多数的氢气制造工艺都需要化石燃料，通常是天然气（灰色的氢）。在所谓的灰色氢制造过程中，天然气与水发生反应，产生氢气并释放碳。

不过，我们未来并不一定要一直这样做。首先，我们可以尝试捕捉用这种方法所产生的碳排放，这样一来生产出的氢气就会被标注为蓝色。但这是一个非常有争议的方法，因为碳捕获的成本昂贵，而且效率并不高。

另一方面，我们可以完全重新考虑这个过程，开始使用电力来制造氢。这个过程会用到电解槽：把里面装满水再通电，就能得到氢气和氧气。如果驱动这种反应的电力来自可再生能源，那么氢气就正式变成了“绿色”。

绿色氢气意味着什么？  

绿色氢气意味着什么？这是欧盟委员会最近发布的新规则所试图回答的问题。其目标是列出哪些氢气项目可以算作对气候有益，并有资格获得特别补助。这笔资金很重要，因为如今绿色氢比化石燃料制成的灰色氢贵得多。

这些新规则有两大部分。首先，绿色的氢气将需要使用可再生的电力来生产。生产商要么直接连接到太阳能或风力发电站，要么与可再生能源发电商签订合同，从他们的电网中获取电力。

可再生能源驱动的电力供应将成为重点。欧盟正努力到 2030 年使氢产量达到 1000 万吨，同时进口 1000 万吨，以削减碳排放总量，同时减少对俄罗斯化石燃料的依赖。

要达到这一生产目标，将需要 500 太瓦时的可再生电力。这几乎占欧盟总用电量的 15%。

由于需要很多的电力才能满足氢气的需求，监管机构正在努力避免因制备氢气而耗尽所有现有可再生能源的情况出现。

为了解决这一问题，该委员会将要求氢气生产商遵守一项附加原则：氢气生产商应该向电网增加新的可再生能源产能，而不是占用旧的、已有的产能。因此，新的要求规定，氢气生产商必须使用最近（在过去三年内）建造的可再生能源项目。

这些规定仍需获得最终批准，这可能需要几个月的时间。在美国，拜登政府目前正在制定《降低通货膨胀法案》中关于氢气税收抵免的类似规定，所以我们很快就会知道绿色对氢气制备行业意味着什么。

如果自然界可以“长出”氢气呢？  

我们这里说的自然界，指的是地底下。相关论文近期发表在《科学》上，作者深入探讨了自然界产生氢的可能性。

氢气并不是自然界中大量存在的东西（否则我们也不会大费周章的生产它），但一些研究人员正在试图改变这种想法。

一些探井已经发现了相当清晰的氢气流，这些天然氢气有时会被赋予“金色”的颜色。现在人们开始在澳大利亚、非洲和欧洲寻找储量。至于为什么我们以前没有发现它，主要原因是氢气不会和石油或天然气出现在相同的地方，所以没有多少人会去特意寻找它。

奇怪的是，这种氢实际上可能是一种可再生资源，因为地下的水会与岩石自然地发生反应，它的提取成本也很低。不过在我们用它彻底替代电解槽之前，还有很多问题亟待解决。当然，多一种金色的氢气是一件好事。

最后，为这些氢气标上颜色并不是为了让你感到困惑。这件事的要点不在于颜色，而在于我们必须知道由某种氢气制备工艺所产生的排放量是多少，这样我们才能进一步完善气候计划并有效地阻止全球气候变暖。