如果卡车使用氢而不是化石燃料运行，重型道路运输产生的二氧化碳排放可以大幅减少。与此同时，瑞典查尔姆斯理工大学的一项新研究显示，氢气在生产、分配和使用方式上的差异，会极大影响其气候效益。
本地生产的绿氢是对气候最有利的选择，同时还具有一个额外优势：即使在危机和战争时期，也能使所有国家实现能源和燃料自给自足。
目前，重型道路运输占全球石油消费量的五分之一；在欧盟，重型柴油卡车是交通相关温室气体二氧化碳排放的最大来源。未来，道路运输需求预计将持续增长，因此该行业对石油化石燃料的需求也将随之上升。
在重型车辆领域用氢取代化石燃料，是全球减少二氧化碳排放战略的重要组成部分。
这项发表在《iScience》期刊上的查尔姆斯研究，对氢作为燃料的潜力进行了全面分析：从生产和运输，到卡车制造中材料的选择，再到燃料的实际使用。该研究的第一作者Jorge Enrique Velandia Vargas说：“氢在燃料电池中使用时不会产生二氧化碳，但我们需要确保不会把排放从生命周期的一个部分转移到另一个部分。因此，我们构建了不同的未来瑞典供应链情景，并对生命周期每一个阶段的不同技术进行了评估。”
该研究的主要结论是，与柴油相比，重型车辆使用氢可以显著减少二氧化碳排放。然而，不同的制氢方式和处理方式会带来显著不同的气候排放，而这项研究为评估这些选择提供了重要工具。
研究中最明确的发现之一是，蓝氢（由天然气制成，并将过程中产生的二氧化碳捕集并储存，而不是排放到大气中）对气候的影响可能高于由水和可再生电力生产的绿氢。
查尔姆斯理工大学机械与海事科学系副教授Maria Grahn说：“从理论上看，蓝氢的生产是气候中性的，但在现实中并不是这样。在转化过程之后不可能捕集所有的二氧化碳，大约有5%到10%会泄漏到大气中，而且包括制造过程在内的整个供应链还会泄漏甲烷，而甲烷的温室效应是二氧化碳的30倍。”
研究人员还指出，在同样的工艺中可以用生物甲烷替代天然气。生物甲烷是一种由粪便或食物废弃物等有机废物制成的可再生气体。理论上，它可以通过植物光合作用从大气中吸收的二氧化碳多于排放量，从而实现负排放的制氢。
然而，该过程仍然需要碳捕集与储存基础设施，而且每一个步骤都需要能量。研究人员认为，因此与其先把生物甲烷转化为氢，不如直接把生物甲烷作为卡车燃料使用，可能更为高效。
研究认为，绿氢是对气候最优的选择。它以水为原料，所需能量来自可再生能源。
Maria Grahn说：“如今我们经常谈论‘韧性’，也就是一个社会或一个国家在不确定的世界中应对风险的能力。
能源自给和减少碳排放同样重要，我们已经在俄乌战争中看到了这一点。而氢可以在世界任何地方利用水以及来自太阳或风的能量来生产。”
研究还显示，在靠近加氢站的地方生产氢，比建设大型集中式制氢工厂对气候更有利。如果在加氢站现场制氢，就可以避免长距离运输氢气，否则这会消耗大量能源并产生排放。
Jorge Enrique Velandia Vargas 说：“氢是所有元素中最轻的，并不‘喜欢’被运输。以气态形式运输需要强力压缩，而以液态形式运输则需要极端低温冷却。这两种方式都会带来能量损失，而液态氢还要面对运输过程中蒸发的问题。”
总体而言，研究人员认为，只有在合适条件下，氢才能最大限度地发挥其减排作用，并避免浪费时间和资源。该研究基于瑞典的条件，但总体结论可以推广到全球。
Maria Grahn 说：“交通运输行业正在快速变化，每一个决策都会带来长期后果。因此，决策最好建立在深入的评估和生命周期分析基础之上。我们的研究处于高系统层面，非常适合作为决策依据。”
原文链接：https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(25)01868-1
（素材来自：iScience/查尔姆斯 全球氢能网、新能源网综合）
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