接下来我们有氢气。氢确实是宇宙中含量最丰富的元素，但没有说清楚的是它与其他事物有着紧密的化学结合，不会以可收获的形式自由漂浮。它确实具有很高的质量能量密度，但不幸的是，它具有可怕的体积能量密度，这不仅抵消了等式的质量方面。我们必须从化石燃料(毕竟是碳氢化合物)或从水(两个氢和一个氧)中获取它。这两件事都需要大量的能量，而且其中的几个过程存在大量负面的外部性。
首先，有黑色、灰色和蓝色的氢。今天产生和使用的所有氢气中约有 99% 来自化石燃料，而且它是黑色的。用天然气制氢产生的二氧化碳是制氢质量的 10 倍。从煤中制氢产生的二氧化碳质量是氢的 20-35 倍。端到端，由于过程效率、甲烷泄漏等原因，与我们直接使用化石燃料相比，氢能产生更多的温室气体。
蓝色氢的虚假承诺是，所有这些负面外部因素都将集中到气体重整或煤气化设施中，在那里可以在二氧化碳排放时将其捕获，并且可以从流出物中充分清除化学和颗粒污染。利润为 39 万亿美元的化石燃料行业真的非常喜欢这个，因为这意味着他们可以保留大量收入和利润，只要其他人支付捕获和封存二氧化碳和其他污染物的费用。结果，有大量的化石燃料资金和游说努力推动氢经济。
如前所述，碳捕获和封存是一个价值极其有限的钱坑。50 年来对 CCS 的投资取得了 CCS 最大的“胜利”，即在一个地方将二氧化碳从地下抽取出来，然后在另一个地方将其抽回地下，通常需要大量政府资金，而且几乎完全用于提高石油采收率。产生的二氧化碳比封存的多。全球所有碳捕获和使用的总规模比我们的二氧化碳排放问题的规模低 5 到 7 个数量级。从化石燃料中制造氢气只会使二氧化碳排放量更高，而且规模问题只会变得更糟。您可以理解为什么化石燃料行业不喜欢故事中的那部分内容。
第二种形式的氢是绿氢。在这条途径中，可再生电力用于将水电解成氢气和氧气，投入能量以破坏化学键并释放氢气。然后可以将氢气压缩到每平方英寸一万磅，以将其缩小到可用体积，或者将其冷却到绝对零以上 24 度，将其变成一种稍微易于管理的液体。
氢气燃烧得相当干净，与氧气燃烧再次生成水。然而，燃烧氢气会产生上述一氧化二氮，就像在我们的大气中燃烧任何东西一样。那是因为氮气占大气的 78%，氧气占 21%。燃烧任何东西都会释放热量，并导致空气中的氮和氧以各种方式结合，伴随着烟雾前体和高全球变暖潜势气体的负面外部效应。
氢燃料电池就像反向运行的电解槽。不是燃烧氢气，而是让它穿过电池，将它与氧气重新结合，并从这个过程中获得一些能量和废热，但没有一氧化二氮，这很好。
绿色氢的问题在于它既低效又无效。从水中制造氢气会损失该过程所需能量的至少 20%。压缩和/或冷却它会损失更多。运输它是低效的，例如，用管道运输它所消耗的能量是天然气的三倍。当它燃烧时，就像化石燃料一样，我们得到的热量相对较低，这意味着废热和熵。将其燃烧以获取热量仍然会产生一氧化二氮，除非您直接需要热量，否则将其转换为电能会有很多损失。氢燃料电池会产生废热，并且在排出剩余能量方面的效率最高可达 60%。
氢在分配方面还有一些其他问题。它会使较硬的钢变脆，因此许多现有的管道和泵无法重复使用，必须花费高昂的费用进行更换。而且电子设备不太喜欢氢气，因此在许多地方也必须更换用于监控和控制配电的电子设备。就使用而言，氢气并不能直接取代家用电器中的天然气，因此必须购买和安装全新的电器——顺便说一下，这些电器今天不作为制造商品而存在。
电能非常有效地转化为热能或机械能用于运动。但同样的“能量”热，除非它非常热，否则不能有效地转化为机械能。技术术语是火用，它是实际可以有用使用的东西中能量的百分比。低品位热能较差，而电具有高能效。
像我这样的电气化类型指出，通过更直接地使用来自可再生能源的电力，可以避免所有这些低效率和低效。尽可能将事物连接到电网——例如，世界上有近 100,000 公里的电气化铁路——并使用效率超过 80% 且非常容易通过我们已经安装的无处不在的电线充电的电池。使用电热泵、感应炉顶和电弧炉来处理我们需要热量的所有东西。
这归结为氢不适合直接用于几乎任何运输形式，燃烧任何质量的热量，或用于电力的电网存储。与电气化或生物燃料相比，它的低效率和有效性挑战意味着它不太可能直接使用。
顺便说一下，这没关系，因为我们需要绿色氢用于肥料和其他化学过程。但是将其用于加热、储存或运输是没有意义的。
这是混淆和争论的另一个来源。绿色氢被用作诱饵并转向蓝色氢。化石燃料行业告诉每个愿意倾听的人，以及经常乐于接受他们的钱的政客，如果我们现在只使用黑氢来取暖和运输，他们很快就会用纳税人的很多钱把它变成蓝色，而且然后最终我们可以拥有绿色氢经济。
这是化石燃料行业的大规模拖延策略和政府掠夺资金。
当然，还有其他人，那些在 2000 年左右读过里夫金的氢经济的人，却从来没有做过数学。有很多人对氢经济进行了大量智力和财政投资，他们花了很多时间倡导氢途径而不是直接电气化。做电解槽的一方有很好的价值主张，应该倾听。做燃料电池的那一面，没有那么多。毕竟，他们都想要在这 39 万亿美元中分得一杯羹。
并且有一些国家和工业巨头反常地喜欢氢气用于运输，造成混乱。1990 年代，日本政府和丰田的一些现在很老的人聚在一起，决定氢是解决方案，30 年后他们必须死去，才能让新鲜血液转变为电气化，而不会让他们丢脸。德国的化学工业喜欢氢气，他们有盐穴，因此他们梦想在洞穴中储存氢气，并且成为世界上唯一一个可以方便地拥有和驾驶汽车的国家。氢燃料电池汽车在全国任何地方都有，因为他们到处都有氢站。那个灌装网络自然得到了德国政府的大量补贴，几乎没有人使用。
大量的化石燃料资金、投资者的资金和粉丝们正在花费大量的时间和精力来推广氢用于它没有用的东西。政府被大规模的化石燃料游说活动所吸引，因此引发了一系列争论。
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最后，我们有合成燃料在最好的情况下，这些燃料吸收废物排放中的二氧化碳和水电解产生的氢气，并将它们组合成碳氢燃料。完全可以用化学方法制造汽油、柴油和喷气燃料，而且已经做到了。
合成燃料与生物燃料具有几乎相同的负面外部性。
二氧化碳(少很多，但仍然存在)
一氧化二氮 (N20) 的全球变暖潜能值是 CO2 的 265 倍
二氧化氮 (NO2)，它是烟雾的化学前体
颗粒物
未燃烧的碳氢化合物又名黑碳，其全球变暖潜能值是二氧化碳的数千倍，但通常低于船用燃料
然而，合成燃料的关键在于，我写的关于氢作为燃料的低效率的所有内容都适用于合成燃料。在制造、压缩或冷却、储存和运输过程中遇到了所有麻烦之后，您必须使用另一个有损过程将其与 CO2(这也是产生的高能量)结合，通常需要更多的过程才能获得它变成最终可用的形式。当你完成这个过程时，能量就像你从街角的某个人那里买的可卡因，踩了这么多次，你几乎得不到任何原始物质。
合成燃料对它们的好处是它们可以比生物燃料更清洁，因为那里没有那种凌乱的生物学和复杂的有机化学物质，就像生物燃料和化石燃料一样，你可以把它装在桶里，用管道输送，然后存储它。最终结果是有效的，但效率极低，而低效率意味着它总是要贵得多。
但最后一个问题是何时使用合成燃料。通常，它们被燃烧，在现在使用化石燃料的地方取代汽油、柴油、船用燃料或煤油。而这种非常昂贵的合成燃料的剩余能量大多转化为废热，在汽车中效率为 15-20%，在更大的发动机中效率更高，但仍低于 50%。所有用于制造合成燃料的能量，然后您将大部分扔掉。这就像化石燃料一样，但由于制造它们的几乎所有能源都是数百万年前通过生物和地质过程完成的，因此我们并不关心。但是当我们从头开始制造自己的燃料时，经济学让我们非常关心。
电气化的倡导者指出，避免所有这些麻烦更有意义。生物燃料的倡导者指出，生物燃料要便宜得多，制造的能源消耗少得多，并且具有与合成燃料几乎相同的优势，并记住所有倡导生物燃料的人。
化石燃料公司也参与其中。他们喜欢合成燃料，因为它们使燃烧化石燃料的东西永存，而且他们知道，当他们能够以更便宜的价格购买化石燃料时，没有人会为合成燃料买单。大量诱饵和转换，大量“混合”燃料与合成燃料与化石燃料混合的子集，大量游说。
这并不意味着我们不会制造合成碳氢化合物，但它们大部分不会被放入发动机并燃烧。Power-to-X (P2X) 将用于许多工业原料，但 Power-to-fuel 将是对生物燃料的补充。
这就是为什么在替代燃料中存在所有这些部落主义的原因。该行业未来有 39 万亿美元的利润可供争夺。业内目前的参与者希望保留所有这些，并希望尽可能多地制造关于替代品的混乱，并希望确保选择的替代品也可以使用他们的产品。
其他真正想要解决负外部性问题并避免全球变暖带来可怕后果的人，正在努力争取在数以百万计的公关和游说中被听到。
最终，热力学定律将获胜。从长远来看，炒作不可能与现实背道而驰。但这是一场艰苦的战斗，因为参与辩论的绝大多数人不理解或不接受热力学定律，而是靠希望生活。
