如果东京奥运会能在本月晚些时候成功举办，它将使用一种雄心勃勃的能源作为燃料——氢气。奥运圣火不仅将燃烧氢气，奥运村也将使用氢气作为能源。福岛核事故禁区内的6.8万块太阳能电池板为生产氢能提供电力。丰田的氢燃料电池汽车Mirai将成为奥运会的官方用车。

时任东京市长的他在2016年宣布：“1964年东京奥运会留下了新干线高速铁路作为遗产，即将到来的奥运会的遗产将是氢能社会。”

日本曾经是核能的热情支持者，现在对氢能雄心勃勃。目前日本已建成世界上最大的加氢站网络，并计划用氢气替代炼钢等重工业使用的化石燃料。这也是在组织氢燃料进口方面迈出的一步。2019年，川崎重工推出了世界上第一艘液化氢运输船suiso frontier，目标是利用澳大利亚颇有前途的制氢能力。

邻国韩国也有类似的计划。今年3月，汽车制造商现代（Hyundai）和SK集团（SK Group）宣布了一个380亿美元的项目，以在未来十年发展氢经济。

如果氢气能被广泛使用，那将是一个漫长的过程。早在1807年，第一台氢燃料发动机就被成功地设计出来了。19世纪60年代，人们提出用电解水代替煤来生产氢气。但煤炭和石油长期以来一直比较便宜。1937年兴登堡空难中氢气飞艇的爆炸给氢气带来了不安全的坏名声。

据说，发展全球“氢经济”可以减缓碳排放造成的气候变化。氢可以用来为卡车、轮船和飞机提供动力。也可用于生产水泥、钢铁、化肥等产品。”过去，我们的技术和工业主要集中在石油的收集、运输和使用。现代燃料电池部门主管金世勋去年在一个英国贸易协会主办的网络研讨会上说：“现在和将来，它将专注于阳光的收集、运输和利用——正是氢使一切成为可能。”

一些人对此表示怀疑。“氢能只会成为一个小众能源，”阿伯丁大学化学工程师Tom Baxter说。

巴克斯特补充说，以目前的技术，氢气作为燃料只能用于温度需要高于400摄氏度的工业过程。但在其他方面，绿氢通常被输送到电力中，“绿氢的成本永远不会低于生产它所需的绿色电力，”他说。

绿氢、蓝氢或灰氢

氢气很少用作直接燃料，但作为能源的载体，它是在能源价格较低的地方生产，然后运到世界各地有需要的地方。氢通常用于汽车发动机的燃料电池。它与氧气混合释放能量并放出水蒸气。

近两年来，电动汽车在与氢动力汽车的竞争中处于领先地位。大多数大型汽车制造商都推出了电动汽车，通用汽车等一些公司承诺在不超过15年的时间内只生产电动汽车。他们还得到了政府的支持，政府在充电网络方面投入了大量资金。然而，对于长途航运和航空等消耗大量化石燃料、不易接通电源的运输系统来说，氢能可能是减少碳排放的关键。

氢气每吨的热值比所有化石燃料都高，不需要电池。但是生产氢气需要大量的电力，因此氢气的气候友好性取决于生产氢气所使用的能源。因此，技术人员将氢分为灰氢、蓝氢和绿氢。灰氢是由天然气或煤炭产生的，具有巨大的碳足迹。蓝氢也可以利用化石能源生产，但过程中产生的二氧化碳被捕获或再利用。绿氢源于利用可再生电力将水分解成氢原子和氧原子，因此根本没有碳足迹。

目前，灰氢是最便宜的，主要用于工业用途。中国的制氢量约占世界的三分之一，主要利用褐煤生产。俄罗斯正计划利用其丰富的天然气储量生产灰氢和蓝氢。为了使氢气成为化石燃料的气候友好型替代品，制造商必须捕获并储存生产过程中产生的二氧化碳，以避免危害。然而，碳捕获与封存（CCS）技术仍需改进。

阿伯丁大学的Baxter说，化石燃料公司正努力在汽车和家庭供暖等各个领域用氢替代电力。石油巨头英国石油公司正计划在英国提赛德建造一座蓝氢厂。据介绍，该厂将采用碳捕获和储存技术，将生产过程中产生的二氧化碳封存在地下。

大型石油公司的长期计划是在汽油和柴油需求下降后，将氢气作为潜在的收入来源。他们向替代燃料的过渡极其缓慢。英国石油公司最终决定是否投资赛德工厂还需要三年时间，但实际建设预计将在2027年之后——距离英国计划完全实现新车电气化只有三年时间。

“目前化石燃料比氢能更便宜、更容易获得，部分原因是全球化石燃料补贴高达4000亿美元。如果取消这些补贴，氢等替代燃料将更有可能得到广泛推广，”美国工业天然气公司air products首席执行官seifi ghasmi在今年纽约举行的彭博社新能源财经（Bloomberg new energy finance）会议上表示。

如果全球发展低碳氢经济得到证实，那么大规模生产绿氢才是正道。已经有一些国家打算成为“氢工业的沙特阿拉伯”。他们利用廉价的可再生能源大规模生产氢气，包括加拿大和冰岛，它们利用丰富的水电资源生产氢气，以及地热能。摩洛哥正在从撒哈拉沙漠迅速开发太阳能，并打算利用太阳能生产氢气。

沙特阿拉伯有自己的计划。该国最近宣布，将与air chemical company合作，在红海沿岸建设一座耗资50亿美元的绿色制氢厂，还将在相当于比利时的沙漠地区建设太阳能和风力发电设施，为即将建成的世界上最大的制氢厂提供能源。该制氢厂预计将于2025年投产。

该项目将是新未来城市（neom）的一部分，这是沙特阿拉伯王储和该国实际领导人穆罕默德·本·萨勒曼提出的生态城市计划。该项目生产的氢气除供应生态城外，还将出口海外，最终在国际市场上取代沙特石油。

邻国阿曼有一个更大的计划，计划斥资300亿美元在阿拉伯海沿岸建造一座制氢厂。建成后，不仅可以出口绿氢，还将出口“绿氨”，替代化石燃料生产的化肥。

澳大利亚也有类似的雄心壮志，计划建立五个巨大的“氢中心”。去年，澳大利亚表示，它将在一个比西澳大利亚两个卢森堡还要大的沙漠中，建设一个拥有1000万块太阳能电池板和1500个风力涡轮机的绿色制氢设施。

今年6月，该项目的蓝图被部长们否决，因为它可能对生物多样性构成威胁。目前，该项目处于搁置状态，但最终可能会继续推进。与此同时，澳大利亚还计划在新南威尔士州亨特山谷的产煤区建设另一个绿色氢气中心，并计划利用维多利亚州拉特罗布山谷的褐煤生产灰色氢气。这些项目旨在向日本和亚洲其他国家出口。

谁将创造空中特斯拉？

最大的成就可能来自航空业。空客，世界第二大飞机制造商，去年发布了三种不同的零排放氢动力“概念”模型，并计划在2035年投入使用，去年秋天在英国克兰菲尔德机场发射了一架六座氢动力试验飞机并完成了首次飞行。这架飞机在今年四月坠毁。幸运的是，没有人受伤。它可能成为“空气中的特斯拉”，“没有氢气，几乎不可能大幅减少二氧化碳排放，”瑞典工程研究中心保罗·谢勒研究所的克里斯蒂安·鲍尔说，“我想说的是，在未来10年里，我们将看到这一领域有相当大的发展。

潜在供应商和主要市场之间的其他交易正在激增。丹麦风力发电公司Orsted与全球最大的航运公司马士基和北欧航空公司签署协议，从2023年起，利用北海海上风力发电为哥本哈根的公共汽车和卡车生产绿色氢能，船只和飞机稍后也将加入。

这一切会实现吗？怀疑者认为，建立一个包括制造、运输和交付在内的全球氢气供应链过于繁琐和低效，尤其是需要从头开始建设基础设施。一些统计数据显示，这个过程将消耗大约三分之二的能量。飞机制造商空中客车公司宣布计划成为世界上第一架商用零排放飞机。该飞机将配备两个混合氢涡轮风扇发动机。

“不仅仅是供应方面，也就是说，氢基燃料的生产将出现能效损失。在需求方面，内燃机也比电动发动机浪费更多的能源。即便如此，氢仍然可以用作长途货运的动力。他的同事鲍尔：“现在一辆大卡车需要配备几吨电池才能行驶100多公里。”

波茨坦气候影响研究所的Falko ueckerdt认为，氢的可用性“充满了不确定性，无法在汽车和家庭取暖等情况下取代化石燃料。”。因此他认为，世界应优先考虑氢作为一种不可替代的低碳能源的应用场景。在全球实现零排放的目标下，应该用氢气来消除最困难的10%左右的碳排放。

“初级钢材和氨的生产是绿色氢气的正确切入点，”他说。氢能可以替代并为两种化石燃料的生产提供能源。

但他警告说，在建筑供暖等领域，对氢的需求不断增长，可能会让廉价的蓝氢占据优势，导致“化石燃料锁定效应，威胁气候目标”。

使用氢燃料作为一种普遍的气候解决方案可能被证明是一个错误的承诺，“尽管氢燃料被广泛使用，但不应被期望广泛取代化石燃料，”尤科德说。

“只有当能源意识合理时，氢经济才能站稳脚跟，否则就会有更好的解决方案征服市场。几乎所有的合成液态烃都有现成的基础设施，但氢气需要一个新的输配网络，”燃料电池顾问乌尔夫·博塞尔（ULF Bossel）和瑞士ABB公司研究员巴尔杜尔·埃利亚松（Baldur Eliasson）在一份关于氢经济的白皮书中说。

至少在未来十年内，氢燃料供应可能会受到限制，缺乏竞争力。