《硅谷的氢视角》是斯坦福大学工商管理硕士学生凯伦·贝特和蒂洛·布劳恩的一个系列，旨在揭示氢的趋势和创新。这是调查该行业系列文章的第一篇。

清洁氢气是这十年的流行语之一。毫无疑问，在不久的将来，它将成为我们生活中比现在大得多的一部分——但也许不是以每个人都在谈论的方式。

氢会在对抗气候变化中发挥关键作用还是一种炒作？两者皆是

我们在这里辨别真实和炒作。

在过去的几个月里，与数十位专家的交谈帮助我们区分了信号和噪音。我们使用了一些世界上最受尊敬的机构的数据，并创建了自下而上的模型来建立没有预测的预测。有些发现令我们惊讶，有些则不然。

1、燃料电池汽车已经死了。燃料电池卡车万岁。

2、火车将成为清洁氢气的最大使用案例之一

3、1亿吨灰色氢会先变蓝后变绿

4、氢将如何利用夏天的阳光在冬天维持照明

5、氢气将会回收你的可乐罐

向下滚动到末尾，查看我们对2030年各行业清洁氢气需求的预测。

首先，燃料电池汽车已经死了。燃料电池卡车万岁

几十年来，政府、公司和媒体一直在描绘燃料电池汽车(燃料电池电动汽车或FCEV)的未来，只有水滴来自废气。

现在，世界上大多数人都认为FCEV没有未来。最近，世界上最大的汽车制造商大众集团去年宣布停止所有燃料电池的开发工作，这应该是燃料电池汽车的丧钟。电池电动汽车(BEV)超过80%的从车轮到车轮的效率超过了燃料电池汽车每天可达到的40%到50%的效率，使BEV在运营成本上遥遥领先。与此同时，里程越来越不是bev们关心的问题。

如果这一点如此明显，为什么加州正在将氢燃料补给站的数量从49个增加到170多个？

长途货运。8级卡车是重型卡车，是大多数内陆供应链的支柱。卡车运输中使用的所有能源的70%是由具有许多长路线的8级及以上卡车使用的。

对于较短的路线，电池驱动的卡车将纯粹基于经济性获胜。然而，对于长路线来说，这是不现实的。为了实现8级卡车500英里的行驶里程，20%的有效载荷将用于电池，这意味着可以减少20%的质量。如果这还不够糟糕的话，建设庞大的基础设施来同时为几十辆夜间停靠的卡车充电是非常昂贵的。

我们预计燃料电池驱动的卡车将在未来主导长途货运。像沃尔沃、戴姆勒和Hyzon这样的公司正带头冲锋陷阵，从加州到欧盟和印度的政府都将鼓励它们的采用。

我们估计，到2030年，在我们的基本模型中，全球长途卡车运输每年将消耗270万吨清洁氢气，上限为470万吨。

第二，铁路可能是2030年绿色氢最大的运输用例之一

火车通常被认为是一种绿色交通工具。然而，尽管它们只占温室气体排放总量的一小部分，但它们绝非微不足道。全球不到30%的铁路已经电气化，升级线路所需的投资不仅令人望而却步，而且由于利用率低和距离远，通常不具有经济意义。

在德国，由阿尔斯通公司建造的氢燃料电池列车已成功完成试用期，并将于今年3月开始商业运营。与此同时，Caltrans最近对零排放方案的研究表明，氢燃料电池列车是到2035年实现100% GHG减排目标的首选方案。

电池电动火车已经被提议作为一种替代方案，世界各地都在进行试验。然而，燃料电池列车相对于电池电动列车有一个关键优势:电池电动列车的行驶里程限制在大约300公里——对于长途运输来说太短了——而且需要很长的充电时间。燃料电池列车可以像今天一样以同样的模式运行，同时几乎不需要投资新的基础设施。在美国，另一个驱动因素是对主要由私人所有的铁路线的互操作性的需求。

我们相信，运营方面的考虑将推动燃料电池列车在缺乏电气化的地区和长途线路上的采用。虽然利布赖希可能会把乡村火车放在最底层氢气梯，我们看到长途和区域列车就在那里，为新的清洁氢气的使用情况。

我们的模型显示，到2030年，全球燃料电池列车将使用210万吨清洁氢气，上限为500万吨。

第三，1亿吨灰色氢会先变蓝后变绿

氢是一种丰富多彩的商品，从绿色到紫色、黄色、蓝绿色和蓝色，氢彩虹不断扩展。不幸的是，现实没有那么丰富多彩，因为今天大约95%的氢是灰色的或基于化石的。

今天的氢工业(也被称为旧氢工业)主要由大型工业应用组成，如化肥生产、炼油和甲醇生产。

我们将看到该行业向清洁氢气过渡的速度将在很大程度上取决于监管推动和客户拉动。化肥行业就是一个例子，既没有重大的激励措施，也没有客户需求来推动脱碳。另一方面，钢铁是汽车原始设备制造商及其客户极力争取的一个很好的例子绿色的钢铁正在向低碳供应链转型——例如，沃尔沃最近开始从SSAB采购绿色钢铁。而后面的玩家最终目标是切换到100%绿色的氢气(在可再生电力驱动的电解器中通过水分解产生的氢气)，我们相信短期的未来会有所不同。

考虑到现有制氢基础设施(通常是蒸汽甲烷重整器)的高资本成本，目前更经济的解决方案是用所谓的集中碳捕获技术改造现有的制氢设备蓝色氢气。谈论蓝色氢，重要的是要认识到碳捕获的成本是如何依赖于CO2的浓度。SMR废气中的二氧化碳浓度为50%，这使得二氧化碳很容易被捕获，每公斤仅增加约0.19美元。化石燃料燃烧后的烟道气(废气)通常包含约10%的CO2，这使得CO2捕获更具挑战性，因此成本更高。两者都属于点源捕获类别，比从大气中捕获二氧化碳(所谓的直接空气捕获)要容易得多，也便宜得多。

从长远来看，当现有的SMR工厂将完全折旧，需要更换时，电解槽将在世界上大多数地区占据一席之地。在具备良好的可再生能源部署条件的地区，100%清洁电力的价格将降至每千瓦时2-3美分以下，这可能会将绿色氢的成本推低至灰色氢的成本以下。

在其他可再生能源供应较少的地区(如波兰)或天然气价格非常低的地区(如俄罗斯)，蓝色在未来的十年或二十年里，氢气可能仍然是脱碳最可行的选择。

第四——氢气将如何利用夏季的太阳在冬季保持灯亮

国家可再生能源实验室(NREL)最近的分析已经证明，在现有的季节性储能替代方案中，氢气具有最大的潜力。

就短期储存而言，电池比氢基电池更有效，因此也更经济。然而，对于超过20-45小时的放电持续时间，氢能成为有吸引力的解决方案。

例如，夏季多余的太阳能电力可以用来生产绿色氢，绿色氢可以以氢、氨或其他衍生物的形式储存数月，在冬季用作能源。通过这种方式，氢气将成为缓解季节性供需失衡的有效途径，是实现高比例至极高比例间歇性可再生能源(包括太阳能和风能)的不可或缺的组成部分。

氢可以通过燃料电池重新转化为电能，或者直接用作燃料。虽然我们不同意埃隆·马斯克关于燃料电池“极其愚蠢”的说法，但我们承认60%的全周期损耗(电力-H2-电力)与15%的电池储能相比仍然是一个挑战。这就是为什么在可再生能源价格大幅下降和技术进一步进步之前，我们不希望绿色氢能被用于发电。与此同时，燃烧氢气(包括其衍生物)供热或将其用作燃料(前体)将占主导地位。

除了季节性储存，氢气预计也将在多天储存中发挥重要作用。这在像瑞典这样风能份额高的地区将变得越来越重要。虽然氢气可以在强风期间产生，但氢气可以用于工业，或者在风力较低时可能重新转化为电力。

所有这一切让我们相信，到2030年，每年将生产约1000万吨清洁氢气用于长期储存，而这只是冰山一角。

第五，氢将会回收你的可乐罐

清洁的氢气有许多工业应用能够用于脱碳过程，但只有少数地方可能会扩散。最合适的使用案例是高温加热(%3E400摄氏度或%3E750华氏度)。大约9%的全球排放来自工业热，大约一半的全球工业热需求是高温热，主要来自金属加工、化学品和水泥。铁/钢的潜在应用已被广泛报道，但许多其他应用经常被忽视。

可乐罐:美国80%的铝生产是所谓的二次生产——回收。二次生产通常在温度约为750摄氏度的天然气炉中进行。这些炉可以进行改造，以相对较低的成本使用清洁的氢气。

氢在工业加热中的其他重要应用包括水泥生产(目前占全球热量的8%)、玻璃生产和特种纸生产。

竞争性技术包括生物燃料、电加热和碳捕获和利用/储存(CCUS)。对于一些不适合燃料转换的工艺，CCUS可能是唯一的解决方案，而电力可能会在许多新项目中胜出。生物燃料可以有效地替代现有工厂中的燃料，但可能会产生高额的额外成本，而且生物燃料的二级排放也值得怀疑。这使得清洁的氢气成为改造现有工厂的首选燃料——特别是对于今天燃烧天然气的应用，转换成本相对较低。

我们估计，2030年，工业流程中使用的清洁氢气的基数为440万吨，上限为990万吨。