當我們想到碳排放時，我們往往會想到能源和交通，就像工廠排放的煙或汽車排放的尾氣。但是這些加起來還不到全球碳排放量的一半。就像《啟示錄》中的天啟四騎士一樣，氣候危機也有四個騎士：能源和供暖、交通、農業和工業。
如果我們要解決氣候變化問題，就必須解決這四個“騎士”。這些不同的問題無疑需要不同的解決方案，但有一項技術可以幫助解決所有問題：通過電解生產氫氣。
如果我們能找到一種更有效的讓電流通過水的方法，那么許多問題會變得更容易解決，這幾乎是令人驚訝的。
能源
全球電力約占碳排放的25%。
過去幾年里，風能和太陽能的價格大幅下降，以目前的價格估計，在其使用壽命內，它們比所有不可再生能源都要便宜。但它們的流行帶來了一個新的障礙，盡管是可以解決的：那就是能源儲存的問題。
首先，太陽能和風能并不是固定持續的能源，這并不奇怪。如果我們想在任何時候都依賴清潔能源，我們就需要找到儲存能源的方法。對儲能的需求可謂是迫在眉睫，我們已經到了可再生能源過剩的地步，我們現在就需要它。
要了解一些地區為何會產生過剩的能源，我們首先需要了解發電。電網有兩種供電方式：基本負荷和峰值負荷。基本負載能源來自于難以快速放大或縮小的能源，如核能或煤炭。因此，它們產生的能量比一天所需的最低能量略少。與此同時，峰值負荷電廠更容易迅速擴大或縮小其輸出，因此被用來填補空白。可再生能源通常被用作峰值負荷能源，但它們的適應性不是很強。結果，在白天，有一些地區通過太陽能輸出的能量實際上遠遠超過了電網所需，比如加利福尼亞，這就是為什么即使是相對少量的可再生能源也能產生多余的電力。
那么，氫燃料究竟是如何儲存電能的呢？為什么氫燃料比其他儲能系統更可取呢?
最清潔的制氫方式是電解。當電通過水流，你可以把水分解成氫和氧。氫燃料存儲起來之后可以通過燃料電池來發電，這使得可再生能源和任何峰值負荷來源一樣靈活，而且都是零碳排放。
氫燃料的效率遠遠低于某些形式的儲存，如抽水蓄能或壓縮空氣，但它有一個特點：靈活性。你幾乎可以在任何地方建立電解廠，而抽水蓄能和壓縮空氣有一定的地理要求。與此同時，鋰離子電池也提供了類似的靈活性，但它無法連續幾個月都充滿電，因為夏季的陽光可能被儲存起來供冬季使用，而且電池使用壽命相對較短(另外電池需要憑借對環境有害的采礦作業才能大規模生產)。
交通
交通造成了全球14%的碳排放。
當我們想到可再生的交通方式時，很多人會想到鋰離子電池驅動的電動汽車。還有另一個選擇：燃料電池汽車。
在2018年對1000名汽車行業高管的調查中，78%的人認為氫燃料汽車是未來的發展方向。與電動汽車相比，氫燃料電池比鋰離子電池壽命更長，而且可以與使用柴油發動機的汽車擁有相同的加油時間。話雖如此，電動汽車也有其優勢——目前電動汽車更便宜，而且有更發達的基礎設施——這就是目前電池電動汽車更受歡迎的原因。
對于FCV，這些障礙只是暫時的。即便如此，FCV領域仍在迅速升溫。
不僅僅是汽車。開發用于運輸的氫還有其他途徑。因為電池可以做的任何事情，燃料電池也可以。但是燃料電池可以到達的一些地方可能是電池永遠無法到達的，比如天空。
飛機飛行需要大量的能量，電池在合理的重量下根本無法儲存那么多的電能。同樣的電量，電池需要40多倍于柴油的重量，雖然對于短途飛行的小型飛機來說這已經足夠了，但對于大型商用飛機來說，這還遠遠不夠。
與此同時，從實用的角度來看，氫燃料不僅可以與柴油競爭，而且在某些方面比柴油更好。相較于同樣重量的柴油，氫可以提供近3倍的能量。與此同時，氫動力火車已經在德國運行，氫動力船舶正在七大洋上游弋。
農業和制造業
農業和制造業占全球碳排放的近一半。
不幸的是，氫不能解決所有的問題。問題主要出在牛身上。如果把地球上所有牛組成一個國家，它的排放量將排在第三位。氫不能解決一些問題。但是氫可以幫助固定碳排放的一大來源：氨。氨被用來制造化肥，是制造過程中最有害的產品之一。每年33噸碳排放中就有1噸來自于這種產品的生產。
氨的化學式是NH3，意思是一個氨分子由一個氮原子和三個氫原子組成。氮氣很容易得到，但是大多數合成氨工廠是如何得到氫氣的呢？
這個問題的答案說明了為什么我們需要開發一種更便宜的方法來清潔地開發氫。氫氣已經有了大規模的工業生產，但目前它的生產方式是一種極其有害的方法：蒸汽重整。通過燃燒天然氣，甲烷被釋放出來。通過將甲烷與蒸汽混合，你會得到兩種化合物：H2，即氫氣；和CO2，即二氧化碳。
這就是為什么我們需要開發一種更好的方法來制造清潔的氫。氫已經在大規模生產了，但是，是以一種可怕的非環保方式。
結論
氣候變化不是一個簡單的問題。在深入研究政治壓力之前，解決氣候變化所需的實踐和工程都是非常艱巨的。但有一個領域，如果得到解決，可以阻止很多碳排放的來源，從電力到交通，再到農業和工業制造。它有一個簡單的名字：制氫。
作者江毅(Roy)是一名熱愛環境科學的學生。他認為，技術是我們遏制氣候危機的最后、最好的希望。他希望自己能在氫燃料的研究、生產和應用方面有所建樹。“如果一個人能想出如何利用氫燃料的力量，他將比洛克菲勒本人更富有，并留下一份更仁慈的遺產。”
（原文來自：燃料電池工程 新能源網綜合）
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