氢能是不是未来？这其实是这几年投资中非常核心的命题，国内在2022年前后一度的投资热度还非常高，基本上是锂电池最热的时候，余热就会到纳电池和氢能上，这个路径其实不是实事求是的方式，而是比较接近炒作的方式。我们甚至也做了一点内部研究，比尔盖茨也专门写了关于气候的书，但对这个问题的答案一直是将信将疑状态。这本书还是比较权威的，对许多问题都有这比较深刻的回答，未来究竟如何？我们拭目以待吧。我个人的理解还是比较乐观的，不出意外的话，基础路径会是：风电光伏的电力成本持续下降是最大的优势，加上碱性电解槽以及非贵金属的PEM电解槽先突破和持续装机，带来氢气成本的下降，每千克2美元的目标是有机会的。看到今天加氢站的最低价格已经到了20-25元/kg，再降一降指日可待；输送上聚乙烯管道会是未来，液氨路线在海运上会陆续普及；重工业的绿氢替代会更容易，交通可能是最后的战场了。当然最大的变量还是全球对全球变暖、降碳合作的态度，要能继续加大重视，就越来越好，如果反而越来越不重视，或者顾不上重视，发展的速度就可能会慢很很多了。所以有趣的事情就是氢能的未来可能不取决于氢，碳税的分量更重，碳税可能才是关键！
照例做些摘要。
以电力形式存储能量，存在一些困难。锂离子电池已经进步了很多，但1kg锂离子电池储能却不足0.3kwh，相比之下1kg汽油可以存储13kwh的能量。这意味着对能量密度要求高的行业来说，电力并不是一个最佳选择。
锂离子电池的1000km应用已经满足绝大多数出行需求了，这方面氢的机会不大。
此外，对于炼钢等重工业，电气化几乎是不可能的，这不是因为缺乏政治或商业意愿，而是因为基础物理的限制。对于需要高热量的行业，电力提供这种热量的成本过高，你可以用电力加热物理周围的介质如空气来间接的加热他，但在高温下，这种间接加热的方式效率很低。而这些重工业、航运航空、重型公路运输等减排难的行业，占目前能源相关排放的三分之一。
这才其实是氢的最主要用途之一，还有很多领域不是解决电力问题就可以的，尤其是直接加热领域。
从1895年到1902年，拉库尔的风车持续为他的学校供电，由于储了12立方米的氢气，阿斯科乌从来没有过停电的情况，1902年这个风车成为发电厂的雏形服务了整个村庄，直到1958年才被电池和汽油发动机取代。所以一个多世纪前，人们就已经证明了氢能所具有的实力。影响氢能普及的因素有两个，一是氢的密度低，运输不便；二是与方便开采的化石燃料相比，氢很难从地球上其他元素中分离出来。
没想到类似于电车100年前发生的故事也在氢能上发生过，足以说明“天下没有新鲜事”了！所以真正重要的不是是否首创，而是是否能够发展起来！
不同燃料的氢含量是：煤炭含氢5%，剩下90%是碳，1MWh产生二氧化碳900kg；石油含氢11-13%，剩下85%是碳，1MWh产生二氧化碳560kg；天然气含氢25%，剩下75%是碳，1MWh产生二氧化碳360kg。而氢则是100%，无二氧化碳产生。从石油中提取1L汽油需要近25吨史前埋下的植物材料。现在1吨杨木的价格是90欧，按这个价格为了生产1L汽油，你的先花2600欧，再等上几百万年，让这些植物材料在高温和高压下慢慢变化。
人类历史其实是碳的历史，也是氢的历史，碳基生物的我们所用的能量确实碳越来越低、氢越来越高。这个规律还挺有意思，值得研究！
仅在2020年，英国ITM Power的市值就增长了6倍，而其竞争对手Nel的市值增长了2倍多，这些公司正准备生产更多的设备来制造绿氢，预计2030年前电解槽市场将以每年10-15%的增速增长。我早期的看法是电解槽制造商的成功与否取决于能够在成本、性能、耐久性之间找到正确的平衡。目前主要有碱性电解槽和PEM质子交换膜电解槽。碱性电解槽已经有百年历史了，大规模用在烧碱工业，De Nora公司就不仅为烧碱厂制造电极，也在生产碱性电解槽的核心部件——电堆。
电解槽是个核心设备。
将氢气和天然气掺混显然是正确的一步，但可能只是一个过渡阶段，达不到净零的效果，为此我们需要天然气网来输送纯氢。必要时，我们可以对现有管网系统更新，但花钱太大。但一些老旧的天然气管道本来也需要更新，英国人正在把天然气管道从熟铁管换成聚乙烯管，非常适合纯氢的运输。1立方氢气的能量只有同体积天然气的1/3，但其粘度低，流速快，通过额外压缩，管道输送的最大容量能达到天然气的八成。
长期看氢气的管道运输不是问题，与其研究新材料解决氢脆的事情，不如直接用聚乙烯管道简单，压力是个问题，但也还好。
液氢的问题是很轻，1立方才70kg重。1L液氢也可以储存2.4kwh的能量，1L液氨储能4.3kwh，而1L汽油可以储能9.4kwh。因此即便使用液氢，其低能量密度依然是个问题。氨气是氢最理想的载体之一，作为一种富氢燃料，在内燃机中运转良好。液氨的能量密度差不多是柴油的一半、液氢的2倍，这足以让他成为一种可行的发动机燃料。
液氢也不是解决方案，冷冻降温的成本很高，即便如此，液氢也不如液氨，液氨是更好的出路。
现在更有前途的方法是直接还原铁（DRI），有时也被称为海绵铁。纯氢是一种优良的还原剂，这样以来，人们就可以在电弧炉中加热海绵铁来炼钢，只要电弧炉的电力和DRI过程中的氢气来自可再生能源，这就是一种完全绿色钢铁的生产方式。瑞典SAAB和德国蒂森克虏伯是对氢炼钢技术的先驱，SAAB已经建立了试验工厂，正在向无化石炼钢迈进。
钢铁工业的未来就是DRI+氢冶金，目前的问题还是成本有点高，需要碳税上来才有出路。所以真正关键的问题反而不是氢，而是碳税的具体进展了。
想要实现脱碳运输，需要在效率、里程和充电时间、基础设施上做出权衡。工程师的结论是：动力电池如锂离子电池比燃料电池好。理由是，电池在充放电过程中，不会损失很多能量。氢燃料电池的效率36%几乎是内燃机的一倍，但仅仅是锂离子动力电池的50%。但氢气的优势是其能量密度极高，1kg氢气的能量约40kwh，是汽油的3倍，电池的超过100倍。
氢能的效率只有36%。
目前还需要氢气成本的大幅下降。但什么才叫大幅下降？这取决于氢气要替代什么燃料，以及随着时间推移这种燃料成本的变化，包括其排放的二氧化碳的价格。如果二氧化碳排放的价格上升，氢气也将上涨。如果把氢气将下降降低到2美元/kg（50美元/mwh），绿氢就可以和灰氢竞争，并且作为合成氨生产的原料，这个市场大约1300亿美元。这意味着只有当氢气价格达到3美元/kg时，他的发展才会加速。
目前已经3美元左右了，距离2美元并不十分遥远。