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为什么氢？

氢气燃料电池（FCV）在使用可再生能源的生物质产生氢气时，从柴油的温室气体（GHG）排放量减少至少40％，减少85％或更高。

然而，要使FCV成为中型和重型车辆的商业可行选择，仍然存在巨大的成本和技术障碍。

市场oulook

鉴于近年来生产成本下降超过50％，市场前景比中型和重型车辆更有前景。¹八家汽车制造商正在将轻型FCV商业化，汽车制造商预计五年内将有大约50000辆燃料电池汽车上路。²每年在氢研发中投入约10亿美元的公共资金^3.

目前，FCV在中型和重型车辆中的市场份额仅为1%的一小部分，预计在十多年内仍将保持较低水平。

车辆应用程序

氢燃料电池汽车(FCV)是一种不同于内燃机(ICE)的技术，需要对中型和重型车辆进行更多的研究和开发。目前有两家制造商生产氢燃料电池驱动的拖拉机，还有几家已经生产公交。^4.氢在该领域的中期氢气中最实际的应用可以用于材料处理车辆，运输总线，并且可能延长中型电池电动车辆的范围。耐燃料电池系统的耐久性和储氢系统的体积和重量是必须在其他媒体和重型车辆类型中寻址的限制。^5.

美国的燃料基础设施极其有限。2013年，北美估计有76个加油站，到2016年，加州还计划增加68个加油站，可为2万辆汽车提供服务。^6.

关键的问题

关键原料的选择

氢是可取的，部分原因是原料的灵活性。根据现有技术，可以从天然气、煤炭、电力和生物质等多种能源中生产氢。^7.目前，美国每年为工业和炼油厂生产900万公吨氢气，足以为大约3500万辆FCV汽车提供燃料。^8.目前，美国约95%的氢气生产都使用天然气。

关键流程选择

热化学碳氢化合物转化（即合成气）是从煤、石油、天然气和生物质中生产氢气的过程。具体而言，天然气蒸汽重整是当今美国最常见的制氢方法。^9.

电解也是一种成熟的制氢方法，它利用流经水中的电流将水分离成氧和氢。水电解与可再生能源相结合，是产生氢气的最低GHG工艺之一。

关键的可持续性机会和影响

机会:气候变化

来自各种途径的氢气的GHG益处的研究变化，但大多数显示柴油最少减少了40％。一个普遍引用的研究表明，使用来自天然气的主要工业途径的生产产生大约为柴油的温室气体排放量。^10.一些研究表明它将在零排放附近，而加利福尼亚州的标准表明生物量的氢从柴油产生63％。^11.12.根据具体的原料和生产工艺，其他产品的产量下降了40-85%。^13.14.

机会:空气污染(排气管)

氢的一个显著优点是它相对于其他燃料类型的“清洁燃烧”。在燃烧阶段，FCV被认为是零排放车辆，因为它们只产生水和水蒸气。这就消除了温室气体排放、颗粒物、氮氧化物、硫氧化物以及化石燃料燃烧产生的其他排放物，这些排放物有助于人类健康状况。

影响：空气污染（原料）

用于生产氢气的原料(天然气、煤炭、生物质等)可能因生产现场的排放而对人类健康造成影响。此外，蒸汽重整制氢的主要过程会产生一氧化碳，这种物质对人体有毒，对加工厂的工人有风险。

关键的不确定性和未决问题

不确定性:原料的影响

作为“FeipStock-Flexible”技术，许多FCV不确定性和未解决的问题是与用于给定燃料通道的原料相关联的问题。因此，生命周期甲烷泄漏和井口群落和水影响是天然气的重要问题，间接土地使用是生物质的不确定性。这些在特定的BSR未来更详细地描述了燃料燃料简报天然气那电,生物燃料。

可持续发展潜力

最佳案例

生物量的氢气提供了理想的选择，使用可再生能源生产时，温室气体排放量高达85％。^15.从理论上讲，使用零碳电力的水电解衍生的氢气可能会降低。^16.在通过蒸汽重整生产氢气时，需要使用有害物质管理技术和系统，以避免工人接触一氧化碳。

最佳实践

氢是在开发的早期阶段，因此尚未开发最佳实践。然而，更好地定义了避免和减少氢气原料（天然气，生物质，电力等）的可持续性影响的最佳实践。这些做法详述了燃料简报的具体BSR未来天然气那电,生物燃料。

采用氢气进行专业应用

燃料电池已经在欧洲、美国、加拿大和亚洲部分地区的公交车上使用。^17.NREL的一项研究发现，小型燃料电池单元扩大了中型电池电动汽车的使用范围，降低了资本要求。^18.物料搬运车辆，如叉车，是一种独特的应用，自2012年以来已在商业上可行。^19.

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使用氢气储存电池

氢的真正潜力可能在于它作为与电网整合的间歇性可再生能源（太阳能、风能等）的储存选择的吸引力。^20.考虑到风能和太阳能等能源的来源是可变的，储存是将可再生能源整合到电力生产中的关键，而发电机必须提供持续的能源，这样储存才能弥补缺口。氢燃料电池技术是储存过剩可再生电力的最有前途的低碳选择之一，该项目已经在德国和其他地方进行试点。^21.