氢气的燃烧产生物只有水，完全零碳排放。但为何氢气依然没有普及化？这背后有许多客观阻力。
尽管如此，本届进博会上，依然有许多厂商展出了自己对“氢”洁未来的愿景和努力。
新周刊记者粗略统计了一下，相关参展企业至少有20家。许多企业推出了氢动力车，氢燃料电池也是各家厂商竞技的重点。
概念先行
丰田汽车的“柯斯达氢擎福祉车”不仅使用了氢气作为清洁能源，完全零碳排放，更在细节上注重人文关怀。据工作人员演示，轮椅使用者可通过车身后方升降机上下车，同时设置了坡道，松开刹车轮椅就可以滑入车内，全程无需离开轮椅。
丰田的“柯斯达氢擎福祉车”，背后有轮椅专用升降装置。/土卫六摄
重塑科技带来了搭载智能氢燃料电池的重型卡车“星索1号”，这款重卡续航里程可达到公里，相当于广州到武汉的距离。所谓“燃料电池”，是让氢气和氧气以一种非燃烧的形式，发生氧化还原反应，反应过程释放出电能，反应的生成物是水，因而能实现无害化排放。
“星索1号”的车身是由广东汉和汽车制造，重塑科技提供燃料电池技术。本届进博会上，重塑科技还和丰田达成了共同开发新一代燃料电池的协议。/土卫六摄
HRC带来了采用碳纤维复合材料的储氢瓶，由于采用了聚酰胺内胆，其抗氢脆能力更优。所谓“抗氢脆”，一部分原因是由于氢气液化储存需要加压，因此对内胆强度要求很高，否则容易变形或爆裂。
HRC的工业设备强度很高，除了抗氢脆储氢瓶外，这次还展示了和小鹏汽车合作生产的“飞行汽车”。/土卫六摄
空气产品公司则在展台上向外界展示了和沙特合作的“无碳氢”项目——“NEOM新城”（寓意：新未来）。这座城市位于沙特阿拉伯西北部，太阳辐射强，海边风力大，因而基础能源是太阳能和风能。
NEOM已经建成的光伏发电站，以及位置示意图。这座新城距离苏伊士运河不远，未来经济可期。
通过太阳能和风能，NEOM将抽取的海水淡化成淡水，再通过水电解的方式制取出氢气。利用制取出的氢气，可以制成燃料电池驱动火车、公交、物流系统运作，还可以为工厂、城市提供电力。整个过程中没有任何二氧化碳产生，因而被称为“无碳氢”。
NEOM示意图，整个“小镇”大量使用了氢气来供能，目前正在建设中。/土卫六摄
空气产品公司的工作人员向新周刊记者介绍，目前这个项目总投资已经达到了70亿美元，预计年可以建成投入使用，届时每年将减少万吨的二氧化碳排放量，而全球每年的二氧化碳排放量是多亿吨。
NEOM的一小步，很可能是世界的一大步。
既然氢气如此清洁，为何现阶段不大规模推广呢？主要还是成本问题。
制取不易
制氢成本是首先要面临的问题。目前全世界的制氢技术可以分为四种：
棕氢是通过煤炭气化产生，但过程中会产生一氧化碳和二氧化碳，因此需要利用“碳捕集技术”过滤掉，但碳捕集的成本很高。棕氢过滤掉“碳”之后，生成的氢气一般被称为“蓝氢”。
煤炭气化的过程，会产生不少污染物。/化工
如何处理和利用捕集到的这一部分“碳”也是问题，如果直接排放，肯定会和零碳的愿景相悖。目前，中国制氢的方式主要是棕氢，因而解决这个问题对中国而言更为迫切。
一种将二氧化碳冷却成液体后进行捕集的方法，问题的关键还是如何处理这部分二氧化碳。/中国能源网
而灰氢是由天然气和蒸汽重组产生，即天然气在高温下与蒸汽反应生成一氧化碳和氢气。可见，这个过程也有碳产生，也要涉及碳捕集，否则，燃烧过程中还是会产生二氧化碳，增加碳排放。
天然气制取氢气，首先得有天然气管线。
最环保的是绿氢，直接由水电解生成，过程中零碳产生，但水电解的过程极为耗电，因此电力成本高昂。据统计，绿氢的生产成本约2.5-6.8美元/千克，蓝氢生产成本也要1.4-2.4美元/千克，而煤炭的生产成本每吨才六七十美元。换算下来，就连蓝氢的生产成本都至少是煤炭的20倍，绿氢至少要35倍。
水电解制氢，原理并不复杂，关键是电费。
这也是为什么空气产品公司在沙特推广氢能项目的原因，因为沙特太阳能、风能资源丰富，地价也低，一次性投入成本相对较小，制氢综合成本更低。
储运更难
除了制氢成本外，存储和运输也需要成本。如果使用管道运输，那么就需要铺设管道。要知道，氢是一种易燃气体，对储存和运输都有相当高的要求。管道储运氢气需要使用特殊的钢管，对管路焊接的质量要求也非常高，因此造价很贵。
氢气是一种易燃易爆气体。
如果把氢气压缩成液态氢，就需要高于大气倍的高压和零下摄氏度的低温，还要消耗大量能源。而且，液氢的能量密度只有天然气的四分之一，液氢还会脆化金属容器。一旦气体从裂缝逃逸，就会有爆炸的危险。
氢气在金属晶粒附近聚集起来，破坏金属的结构，让金属胀气变脆。有时氢气在金属内能累积成18.7兆帕，也就是地表气压倍的高压。这个现象被命名为氢脆。
空气产品公司的工作人员向新周刊记者介绍，他们采用的转运方法是“液氨转运法”。
工厂在氢气生产的过程中，借助气体分离装置把氮从中分离出来，作为氢制氨的原料。然后再利用催化技术，将氢转化成氨，在运送到用户端时，再把氨重新转化成氢。尽管制成液氨和把液氨还原为氢气的过程也需要消耗能源，但这已经是比较经济的方式了。
在高温下，被钢铁吸收的氢原子还可能和钢材中的碳原子形成甲烷气体，使钢材脱碳变脆，这被称为氢腐蚀。因此，转为液氨运输，要安全许多。
如果要大规模推广氢气动力汽车，必然要建设加氢站，这是一种需要具备网络效应的投资，必然投资很大，否则站点太少小，对于车主来说会很不方便。
单纯加注氢气的方式，容易产生爆炸、火灾等风险。氢燃料电池是一种相对安全的解决方式，但氢燃料电池中最关键的部件是质子交换膜，这就需要一种价格不菲的贵金属——铂，每克的成本高达30美元以上。一辆车需要大约20克，这就要美元的成本。
没有质子交换膜，水电解形成的氢气和氧气就无法分离，这样可能引发爆炸风险。
这还仅仅是原料成本，如果加上制造环节，再把将来氢燃料电池大规模应用带来的溢价算上，成本更难降低。
渐行渐近
由于成本原因和技术瓶颈，氢能源距离大规模应用仍有较远的距离。但新生事物往往就是这样，起初颇为艰难，一旦技术成熟、成本降下来，带来的效益就会十分可观。
现阶段来看，各大厂商在发力研发的同时，也推出了一些初步的应用级产品。即将开幕的北京冬奥会，主打“绿色冬奥”概念，成为这些厂商发力的重要平台。
为了助力明年即将开幕的北京冬奥会，空气产品公司在河北张家口崇礼赛区设置了加氢站，日加氢能力为公斤，加注压力为70兆帕。该项目可为包括丰田柯斯达氢擎和全新MIRAI等新型燃料电池汽车快速加氢。
空气产品公司设置的加氢站，助力北京冬奥会。/《气体分离》杂志
不久前，国家能源集团龙源电气参与承担的首套“风光制氢微网设备”，也已经在冬奥会场馆周边完成安装，将进入现场调试阶段。
中集安瑞科走的是不同的技术路径，利用太阳能、风电等可再生能源产生的电力电解水生产“绿色”氢能，并将二氧化碳加氢转化为“绿色”甲醇等液体燃料，以甲醇作为氢气的储存载体，并在加氢站等场地利用甲醇重整，重新制氢和分离纯化提取氢气，形成一个闭环。
甲醇素有“液态阳光”之称，通过甲醇储运，既规避了氢气的不安全性，又为制氢提供了新途径。
目前，中集安瑞科的加氢项目已经在张家口投入使用。
短期来看，氢气利用还要面临成本、技术及安全方面的很多难题。但不容否认的是，氢气绿色无污染，而且能量密度高，几乎可以达到同体积锂电池的倍以上。
随着技术的不断攻关，以及成本的逐渐下降，氢气将有望成为继化石能源之后人类可以依赖的重要能源。
