氢燃料电池是一种绿色、无碳的发电方法。然而，企业获取氢的方式却并非如此。目前提取氢的方法依赖于化石燃料，排放大量CO2．可再生能源公司西门子盖姆他相信，到2030年，通过降低绿色氢的成本(利用风力发电场的可再生能源提取氢)，这个困境可以得到解决。
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氢燃料电池
氢燃料电池利用氢与氧相互作用时发生的化学反应，释放能量和水:
2 h2+ O2= > 2 h2O
氢燃料电池利用这种反应，使用电解质膜将氢(在电池的阳极)与氧(在电池的阴极)分离开来。阳极上的催化剂将氢分离成质子和电子。
这种电解质膜只允许带正电荷的粒子穿过它，这意味着质子现在可以移动到阴极，但电子必须采取不同的路线。电子穿过催化剂周围的电路，使阴极上的氢重新形成。电流，顾名思义就是电子的流动。在催化剂周围流动的电子产生了燃料电池的电力输出。
从环境的角度来看，氢作为燃料是非常可取的。大多数其他传统发电方法都有负产物，如CO2在美国，氢燃料电池只有一种产物，如上图所示:水。
除了环境效益，氢燃料电池与其他常规方法相比，也具有具有竞争力的效率。以燃烧为基础的电站的运行效率约为25-30%(报酬,2019)。氢燃料电池的工作效率最高可达60%。然而，以目前的技术，氢燃料电池的效率低于标准电池，后者的效率接近80%(大众,2019)．
由于氢电池在发电时只会产生热量和水作为副产品，所以它们产生的唯一碳排放是在制造制造氢电池的材料时产生的。如果可以使用碳中性的方法提取氢气，那么燃料电池就可以在零CO的情况下发电2发射。
目前提取氢的方法
目前氢气的主要来源是使用蒸汽甲烷重整(SMR)方法提取。目前，这一工艺占全球氢气产量的95%以上(剑杆,2020)．传统的方法是将甲烷与高温蒸汽(大约1300⁰F到1800⁰F)反应(环评,2021))在催化剂的存在下。这个反应产生氢气和一氧化碳。一氧化碳可以用于与蒸汽的额外反应——称为水气转换(WGS)反应——以产生额外的氢气和二氧化碳。
由于这种提取方法，目前的氢燃料电池并不像它们所具有的潜力那样环保。目前的萃取方法会产生大量的CO2美国使用强效温室气体甲烷进行萃取，通常依赖煤炭等化石燃料为SMR和WGS反应提供动力。
更有希望的环保制氢途径是通过电解水。这种方法用电把水分解成氢气和氧气。这种方法产生的碳排放完全依赖于发电的方式。如果电解过程中使用的电力来自可再生能源，则可以极大地减少碳排放。这是绿色氢的前提。
绿色氢的主要问题是它的成本效益。在现有基础设施的基础上，使用可再生能源比传统的SMR方法更加昂贵和复杂。
绿色氢的需求和如何满足它
可再生能源公司西门子歌美飒认为，必须尽快解决绿色氢的挑战，以在2050年实现净零排放的目标。在该公司最近发表的白皮书中，首席执行官安德里德·纳宁写道，绿色氢是一种“减排的关键组成部分"从“hard-to-electrify”行业如“航运、航空和重型卡车。”
“到2050年，预计对氢的需求将达到5亿吨。”论文继续。为了满足这一需求的增长，2019年约为70兆瓦特/年(IEA, 2021)，西门子歌美飒概述了四个必须满足的关键领域:
可再生能源生产能力与规模
首先，必须解决风能等可再生能源的生产能力和规模问题。如果政府愿意投资更多的资金来扩大风力发电场的容量，对氢的需求可以完全由可再生能源提供，绿色氢将变得更具成本效益。考虑到当前CO的减少2由于COVID-19大流行而造成的排放，尽快开始这一步骤将是有益的。
投资风力涡轮机生产
第一步引出了第二步，这也是为什么大多数可再生能源很难发展的原因。由于技术较新，零部件的大规模生产不太容易，这意味着费用和投资更高。如果政府提高风力涡轮机的产量，市场规模将会增加，从而降低制造成本。早期的大量投资将在不久的将来为绿色氢带来更高的成本效益。
投资单个零部件制造商
论文的第三步继续建议对个别部件制造商进行投资，例如负责风力发电场、氢储存和水处理的公司。
改变城市电力基础设施
第四步，也是最后一步，指出城市的电力基础设施将需要改变，以利用新生产的绿色氢。
西门子Gamesa计划中最有用的部分是，现有的风电场可以改造储氢装置和电解槽，现在就可以开始电解过程。这将降低绿色氢工业的初始成本，并加速其市场增长。
该公司致力于这一努力，并表示将会这样做“加快努力”扩大绿色氢市场。如果实现了目标，使用陆上风力涡轮机提取氢气的成本效益将与SMR提取相匹配。海上风力涡轮机(制造更复杂)预计将在2035年达到这一成本平价。
西门子歌美飒的白皮书概述了绿色氢的需求，政府必须采取的措施以达到与SMR的成本平价，以及西门子自己为绿色氢工业做出贡献的计划，该白皮书已在其网站上公开。
参考资料及进一步阅读
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