当前，全球气候变化对国际能源形势产生了极为重大的影响，清洁、低碳或零碳排放已经成为世界新能源发展的主流方向。以可再生能源制氢为代表的“绿氢”越来越引起人们重视，与此同时，又有一个新概念——“金氢”出现。从绿氢到金氢，整个氢能产业的发展新概念汹涌。![]()
金氢是天然氢，就是在地壳中某些区域天然存在的氢分子汇集而成的。金氢是以一种安全、清洁、低成本的方式进行利用的，这种氢可能比其他类型的制氢方式更可持续，更能被环境所接受。这就是为什么我们称它为“金氢”。这也是为了区分蓝氢、绿氢、灰氢、粉氢这些不同制取方式而产生的氢气。氢是地球上最丰富的化学元素，宇宙的75%物质都是氢，然而，人们在地球上少有发现大规模独立存在的地下氢气资源。它一般只与其他化学元素结合而存在，如与氧气结合的水或与碳结合的有机化合物，如天然气。所以氢通常不被看成为一种基础能源，而是作为一种类似于电的能量载体，也就是说，它像电力一样，需要通过物理或化学过程来产生它。天然分子氢是由一系列地质和生物过程产生的，这些过程发生在地壳浅层和深层。一些产生的氢气在渗出到地表时可以被检测到。由地球内部作用产生的天然氢在地质文献中已经被讨论了100多年，但是直到Helios与Professor's建立了一项联合研究计划，人们才开始意识到，对于金氢的探索和利用也是有可能实现的。最近，美国HWT的科学家正在发展另一类绿氢计划---“金氢”计划，并且已经获得显著的进展。基于这个低能耗“金氢”技术，可通过特殊催化材料部分分解水资源产生氢气，从而减少分解水的能耗。该技术可利用不同的连续加热源（如，工业余热、废热蒸汽、低谷电和各种地热），提供连续稳定的可转化能源，在不同的温度,通过加热催化材料，驱动水分子催化部分分解生产氢气，降低了能耗。该水热催化过程不同于电解过程，不需要碱性电解质，只要用过滤的清水，即可以达到低能耗生产。基于这项技术，水热催化制氢的成本（已经接近大约1美元/kg-H2的美国能源部目标）相当于当前天然气制氢和煤制氢成本，经济上非常具有竞争力，并且可以达到零碳排放。利用该技术，人们可以让过滤的海水或河水流入特制的催化反应器以较低的能耗部分分解水连续提取其中氢气，并通过燃料电池或燃氢发电机发电。由于此技术可以随时随地用水制氢，有望最大限度地避免使用不安全的高压储氢罐和高压输氢管道，最终构造一个安全、低成本和零碳排放氢能和氢能发电系统。目前美国的科学家正在开发大规模水热催化制氢及发电与供暖一体化系统。据悉，未来建造一个100万千瓦的水基氢能发电系统，总投资成本有可能约为50~80亿元。相比之下，目前建造一个100万千瓦的燃煤发电厂总投资也要大约50~80亿元。但由于海水免费，不需要采购煤炭，也不会排放任何二氧化碳和硫-氮氧化物污染，只排放水蒸气，发电成本将非常低廉，永久绿色可持续，环保效益巨大。休斯敦未来中心的首席执行官Brett Perlman说：“Cemvita工厂致力于建立一个联盟，将金氢商业化，并将重工业转型为净零经济，这表明休斯敦公司可以在低碳能源创新方面发挥领导作用。中心正在建立一个利益相关者联盟，包括Cemvita及其合作伙伴，致力于将休斯敦地区发展为清洁氢中心。Cemvita的工作表明，休斯顿在能源行业的深厚专业知识可以推动这一努力。”从上文的论述中我们不难发现，金氢的成本比绿氢低得多，与天然气制氢的蓝氢相比，又更低碳环保，其发展优势非常明显，有人甚至为此担心，金氢技术的推广普及会影响绿氢产业的发展。国际能源网/氢能汇（微信公众号：h2-2005）认为，我们对此不必太过担心，因为从需求量看，无论是全球还是中国，对于氢气的产能需求量都是非常巨大的，这样广阔的市场给与各类制氢技术充足的发展空间。国际能源署发布的预测报告显示：到2070年全球对氢的需求将达到5.2亿吨。作为应对气候变化、加快能源转型的重要举措，越来越多的经济体越来越重视发展氢能产业。国际氢能委员会近期发布的报告还显示：2021年2月以来，全球已启动131个大型氢能开发项目。预计到2030年，全球氢能领域的总投资将达到5000亿美元。世界能源理事会预测，到2050年，氢能将占全球最终能源消耗的25%。世界氢能产业发展如火如荼，各国氢能应用范围不断扩大，规划战略也在陆续公布。截至2020年底，全球已有约70个在建的绿氢项目，其中GW级项目已超20个。近几年，美洲、欧洲、亚洲、大洋洲的主要经济体竞相出台各种氢能战略。
目前，我国已经是世界上最大的氢能生产国和消费国，每年氢产能约4000万吨。全球投入运营的煤气化厂达130座，其中80%位于我国。国家能源集团拥有煤气化炉80座，年产氢气总量达800万吨，约占全球氢气总产量的12%。然而，在中国有超过60%的氢来自于完全属于灰氢的煤制氢，也就是说，它是通过地球上污染最严重的技术获得的。因此无论是绿氢还是金氢都是我们非常渴望规模化发展的制氢技术。目前许多光伏、风电企业也瞄准“光伏制氢”或者“风电制氢”，以期解决这些电力的消纳问题。国家在刚刚发布的氢能发展中长期规划中也明确了可再生能源制氢到2025年要达到10-20万吨的发展目标，但从这个份额与氢能整体的需求对比来看，仅靠绿氢难以满足我们对于低碳氢的需求量。因此选择金氢与绿氢并行发展的战略，更有利于我们早日实现“双碳”目标。未来，“金氢+绿氢”将成为全球实现碳中和的长远发展方向。这种方式一方面，可以在能源供给侧和消费侧完成“煤炭+石油+天然气”向“金氢电气化”的转换；另一方面，还能借助“金氢与水储能”，建立全新的零排放绿色能源供应。以水热催化制氢为基础的金氢技术已经解决了高能耗和成本问题，下一步需要全新政策推动、全新产业整合和全新市场优化方式推进，在未来十到十五年的时间里，金氢和绿氢并驾齐驱，将成为我国实现碳中和目标的制胜法宝！