氢可以通过各种不同的方法用不同的含氢元素的物质作为原料生产。这些制氢生产工艺主要通过原料类型,能量载体,CO₂排放量和技术就绪指数TRL(Technology Readiness Level)等指标进行分类和评估。
近年来,人们普遍使用所谓的氢配色方法来区分所使用的原料和能量载体。技术就绪指数TRL是在航天领域发展起来的对技术成熟程度评价的方法。指数为1表示新技术的开发水平非常低,仅有基本的工作原理。指数为9则表示技术已完全成熟,并具有在工业应用和可靠性方面的良好记录。下表用上述指标概述了最常见的制氢技术:
还有一些其它的氢气颜色代码,譬如核能电解产生的黄氢,但是由于其未来前途难卜,所以不是欧洲氢能示范项目的重点。
欧洲不支持大规模使用化石能源占很大比例的电网电力电解水制氢,因为用化石能源产生的电力电解水制氢,其二氧化碳排放和成本均远高于使用化石能源直接制氢。所以只有个别电解氢示范项目使用了电网中的电力作为权宜之计。
上图比较了各种工艺制氢的二氧化碳排放。
欧洲现在的氢能绝大多数来自于灰氢,即使用化石能源制备的氢,绿氢的产量与灰氢相比微乎其微。欧洲基本上使用天然气制备灰氢。
欧洲最大的氢生产国是德国,德国的氢生产能力为200多万吨/年。除了工业副产氢,灰氢的生产几乎全部使用天然气制备。氢被大规模使用在炼油、合成氨和其它化学工艺。德国现在总共有70座工厂有天然气制氢工艺。
相比之下,中国的氢生产能力比德国要高一个数量级,超过2000万吨/年。
需要说明的是,由于在氢燃料电池车上氢能通过燃料电池和电传动到车轮的能源转换效率较高,为50%左右,明显高于燃油汽车从燃油通过内燃机和机械传动到车轮为30%左右的能源转换效率,因此,即使用天然气制备的灰氢供给氢燃料电池汽车使用,替代燃油汽车,二氧化碳排放也会大幅下降。
其粗略计算如下。天然气蒸汽重整制氢的能源效率为75%左右;但同等热值的天然气含碳量只有燃油的75%左右,因此,用天然气蒸汽重整制氢给氢能汽车使用,替代燃油汽车,其二氧化碳排放只有燃油汽车的约30%÷50%÷75%×75%=60%。
工业副产氢的二氧化碳排放是有些工艺中不可避免的产物。因此利用工业副产氢的二氧化碳减排效果只是在氢的不同应用之间进行比较。