人類對氫能源的實際應用可以追溯到200年前。氫儲量豐富、易于獲得，是理想的能源載體。氫燃料優點很多，其一是實現二氧化碳零排放。這一特點使氫燃料顯得尤為搶眼。然而如何以低廉的成本生產出大量氫氣，是一個處于討論中的問題。這里提出一個改造現有天然氣電廠的設想，或許可以為氫能源的生產增添一些啟示。

       氫經濟時代

       自20世紀90年代中期起，許多問題集中出現，如城市空氣污染日益嚴重、低排放或零排放車輛的需求持續增加、全球氣候變暖加快等等。同時，伴隨著日漸高漲的全球能源緊缺呼聲，許多國家都開始實施能源多樣化戰略，加大新能源研發力度，探索代替化石燃料的能源技術。

       在各種新能源中，氫能源被認為最有可能大量投入實際使用。許多國家都展開對氫能的開發利用。美國、日本等國都大力發展本國氫燃料電池及氫的制造、運輸、儲存技術。

       氫氣生產方法不同，其投資額和邊際成本也不一樣。制氫的能源和燃料也有多種來源，能源有天然氣、核能、太陽能、風力等，燃料有生物燃料、煤炭等。統計數據表明，煤炭制氫最便宜，但這一方法產生的高污染又會使氫氣科技的環保性蕩然無存。天然氣制氫很好地擺脫了這一問題，想要開啟氫經濟時代，首先就要尋找出經濟實惠的大量生產天然氣的方法。長期以來，這一問題一直阻礙著人類社會邁入一個低碳氫燃料時代。

       從現有天然氣電廠“抽”氫

       荷蘭及法國的一些化學家指出，建造花費巨大的新工廠不切實際，改造已有天然氣發電廠更加現實。但是有批評指出，將現有天然氣發電廠進行翻新，可能會使效率低下。不過要想逾越通向氫時代的障礙，目前也只能采用現有的化石燃料技術。

       盡管將氫轉化為能量所需的廉價燃料電池及其他技術都已相當成熟，但是目前還未找到大量生產氫的方法。荷蘭阿姆斯特丹大學的加蒂·羅騰博格團隊與其法國里昂大學的同事認為，由于能源市場相對保守，只有使用現有礦物燃料基礎設施才比較實際，并且有成功的可能。他們開發了一種催化劑，可以模仿沼氣發電廠的燃料室，在燃燒室里分解甲烷、產生氫氣。這一方法對現有發電廠的改動很小。

       焦炭沉淀物問題

       對于到底應該使用哪種催化劑，研究者嘗試鈰的氧化物以及鎳催化劑，將甲烷和氧氣的混合氣體加熱至400攝氏度至500攝氏度，來模擬發電廠的情形。最開始，甲烷燃燒消耗所有氧氣并產生熱量。接著，在催化劑及熱量作用下，剩余沼氣分解成固態碳和氫氣。兩個甲烷分子的8個氫原子可以產生大約2個氫氣分子——使用這一方法氫氣的實際產生率約為25％~30％。

       在發電廠內產生的部分熱量會像平常一樣用于發電，這樣可以利用浪費的能量，提高效能。

       實驗顯示，催化劑在被固態炭堵塞前，可以連續有效工作7小時。據研究小組的久瑞安·貝克爾斯介紹，即使催化劑被堵住，也很好清理，因為這些焦炭沉淀物很容易燃燒。他還說：“改變在燃燒室內的混合氣體，也是減少焦炭沉淀物的有效方法。”但他補充說，研究人員不確定是否能在真正的天然氣發電廠內，實現這樣的控制水平。

       生產氫氣能耗高

       哈里斯指出，全世界95％的氫氣都是從天然氣中獲取的，使用的正是化石燃料轉化爐。在轉化爐中，天然氣與蒸汽反應產生氫氣和二氧化碳。這一過程實際產生氫氣的效率大約為65％~70％。他說，在找到生產氫氣的可再生資源之前，這一效率已經夠用。

       但瑞士聯邦科技學院的阿爾多·史丹菲爾德卻持不同意見。他指出，要產生需要的蒸汽，必定要消耗一定的燃料。相比而言，天然氣發電廠從天然氣中獲取能量的效率更高。他還說：“因為生產氫氣是一個高耗能過程，因此在轉爐中用甲烷生產氫氣，每千瓦時產生的二氧化碳量更多。”

       太陽能解決方案

       史丹菲爾德的研究建議將注意力集中在太陽能上，因為太陽能可以提供熱量來分解甲烷并生產氫氣。他說：“通過這些復雜的過程，我們‘混合’太陽能及化石燃料產生的能量，將現有的以化石燃料為基礎的技術與未來的太陽能化學技術聯系起來。這樣能節省化石燃料，減少二氧化碳排放，并且能為太陽能生產氫氣鋪路搭橋。”

       不過，這一設想同許多其他提議一樣還只處于理論階段。展望未來，如果能夠找到大量可持續生產氫的方法，或許可以開啟一個嶄新的氫經濟時代。