朱头山
无意邀众赏，一心追残阳
美国能源部计划建立七个区域清洁氢能中心，以帮助实现其向清洁能源经济过渡的目标。这些中心将由《两党基础设施法案》提供资金，该法案为清洁氢能发展提供了70亿美元。
这七个中心通过竞争性程序选出，并将在以下地区设点：
阿巴拉契亚
加利福尼亚
墨西哥湾沿岸
中西部
东北部
太平洋西北部
落基山脉
这些中心将生产、储存、运输和使用清洁氢能。它们还将支持氢能相关基础设施和技术的发展。美国能源部预计，这些中心将创造数万个就业机会，并有助于减少温室气体排放。预计到2027年，这些中心每年将生产超过300万吨清洁氢能，这几乎是美国2030年氢能生产目标的三分之一。
这些中心的建设预计将于2023年开始，并于2027年完成。一旦投入运营，这些中心将在美国向清洁能源经济过渡中发挥关键作用。
除了七个区域中心外，美国能源部还支持在美国各地开发小型氢能中心和项目。例如，美国能源部正在资助一个在犹他州开发氢能中心的项目，该中心将利用可再生能源生产氢能，并将其用于为重型卡车提供动力。美国能源部还在制定氢能生产、储存、运输和使用的标准和法规。这将有助于确保氢能产业的安全性和可靠性。
总体而言，美国正在大力投资开发清洁氢能。这七个区域中心和其他正在进行的项目将有助于在美国创建一个清洁氢能经济。
既往的主要能源，都是能量与载体的结合体，如煤，石油，本身含有能量又可以运输，储存，实时使用。但新能源如风光等，只有转化为电才能被使用，而电却不是载体，其本身无法运输，储存，只是一种能量。利用电，需要电网，电池等载体。中国把赌注下在这些载体上，迄今占有几乎垄断的优势地位。
这有中国的国家战略的原因，而在绿色能源上的优势，可能构成中国争霸的能力。
英国崛起是依赖煤，美国是石油，相对应会产生一个价值链，从而指数级地增加国家的财富，如汽车业就可以将原来没有价值的橡胶树等转变为财富。绿色经济崛起，煤和石油的价值链都要消失，谁在绿色经济中掌握先机，比如掌握了电池和光伏的供应链，以及核心的绿色技术，那就像美英控制油煤核心一样，爬上价值链的顶峰，这是符合逻辑的推理，并不是爱国。
中国很早以前就将电驱动运输放在一个战略的地位，因为考虑到中国缺油，70%的油来自进口，而70%来自中东，需要经过马六甲海峡。一旦和美国发生冲突，马六甲被控制，中国只得投降。而为了将西部的煤电和水电运到东部耗巨资建立起来的超高压输电线路，歪打正着地成了现在绿色能源的输电线路，因为光风发电需要大量的空地，这只存在于中国西部。
有文章回顾了美国创造石油价值链的历史，总结出了三端理论：在生产端，洛克菲勒创办了标准石油公司，通过改良设备、以及高效的冶炼技术，提高了炼化效益，继而控制了美国95%的市场，又通过价格战、雇文痞、收买黑帮等方式，一度控制了全球85%的市场；在运输端，洛克菲勒放弃了当时广泛流行的铁路运输，开创性地建立了庞大的输油管道，大幅降低了石油成本；在消费端，亨利·福特开创了流水线的生产方式，搞出了廉价的T型车，把洛克菲勒的石油消化的干干净净。
“高效炼化技术-全新输油管道-创新汽车生产线”，最终形成了“生产-传输-利用”的循环体系，成功取代了由英国主导的“煤炭体系”，大大加速了美国工业的发展。在1929年时，美国拥有全球78%的汽车，汽油和燃油料占石油总消费量85%，工业文明遥遥领先。
仿造美国建立石油价值链的路线，中国现在开始“硅能源”革命，即由光伏-特高压-新能源车组成，对应一个新的“生产-传输-利用”循环体系，希望以此建立一个新的价值链，源源不断地创造出新的价值。
而美国的情况不同，如果也走中国一样的道路，既不适合，反而增强了对中国的依赖，将加速的美国的衰亡。因为光伏板和电池的生产技术已经为中国垄断，要大量发展光伏，电动车势必依赖中国。美国大多数土地属于个人，搞大量的高压输电线的成本很高。而光风电非常波动，依赖光风电需要配套的调峰同步装置，按英国最近对离岸风电的研究，成本非常高，有点难以维持可持续性的。
美国的方向是以核能为主提供电力，氧铁电池提供储存，大力发展以热泵为主的节能装置， 而在能量载体方面，则把赌注下在氢气上。
电池驱动的电动车有了很大进步，但现有电池的能量密度比汽油还是差得很多，就算勉强能驱动通勤小汽车，对驱动长途运输的大卡车，轮船还是力不从心，更不用说飞机了。光风发电由于其时间和电量，频率的不均匀性，在并入统一输电网有个复杂的同步问题，否则会引发电网崩溃，甚至毁坏。除了使用不同的储电设备（抽水电站，压缩气站，飞轮，化学电池）， 最可行的还是用天然气发电站作为同步和备用站， 如果用煤电，需要保持至少30%的基础发电量，核电不能用于调节。而天然气与煤电都有碳排的问题。
有一个东西，可以解决上面所有的问题，那就是氢气。 氢气的能量密度比汽油都要高，既可以燃烧，产物只是水，天然气， 煤，燃油能干的事，氢气都能干！也可以作为电池能量的原料，日本的氢动汽车具有比目前已有的电动车更大的优势，而驱动大卡车，轮船也没有问题。
当然，氢气也有自身的问题。首先是成本，最便宜的氢气制造方法，就是向高温的煤上喷水（常常作为洗煤工艺的副产品）， 以前的煤气，就是CO和H2的混合物。这样制造出来的氢气，过程中会产生很大量的碳排，产生CO和CO2， 被称为灰氢。其次，是利用天然气和水产生氢气，这个工艺排碳比煤要少，但成本也高点，叫蓝氢。最干净的是通过电解水产生氢气，如果电是绿电（来自于光，风发电），就叫绿氢， 如果按能量效率，电解产生氢气所需投入的能量要远远高于产出的， 是个负平衡，不可持续的工艺。但就算最便宜的灰氢，还是比天然气要贵！现在有金氢的探索，就是天然的氢气，虽然探出了一些矿藏，但成本还是奇高，看来天然氢并不像天然气那样丰富，不可能无比充裕又是白菜价。因此，绿氢，即使用绿色来源的电电解水的方法，还是第一考虑。
虽然现在有很多人工光合作用的探索，其中一个方向就是用光合作用分解氢气和氧气，但现在还在初级阶段。最成熟的方法就是电解水，二战时代的潜艇就是用电解水提供潜水时的氧气供应的。利用现有的技术电解，肯定是个能量负平衡，即需要较多的能量产生较少能量含量的氢气，但如果那些能量，属于不用只有浪费掉的，那就是废物利用，就有经济价值了。比如，夜间风能发的电，正处用电低谷，只能浪费掉， 而储存需要电池，反而更不合算，将这些庸余电产氢，那就相当于用菜余当肥料，属于白用。同样的道理，适用于核电，光电等绿色能源。
由于水的无处不在，电解氢可能解决运输网络的问题。只要有电有水，就能生产氢气。比如加氢站或家庭加氢，不用把氢气运到那儿，只要有个电解产氢机，就能解决问题。这里有成本的问题，但如果是庸余电，或考虑运输，储存氢气的成本，那就地电解产氢还是有经济可行性的。
这里还有一个电解水的技术问题。电解氢气所需要的水，不但量大，要求还挺高，最好是纯净水，至少也是过滤过的淡水。如果人类社会所有能量都来自于氢气，所有的氢气都通过电解水产生，那要消耗大约20%的淡水。因为水也是人类生存的一个最重要的资源，在缺水的地方，这将成为一个生死存亡的问题。因此，美国在投大力气研究海水制氢的技术，目前已经取得很大进展，如果成功，那来源真的是取之不竭了。
氢动力利用有两种方向，内燃和燃料电池。燃料电池是利用氢气和氧气的化学反应产生电子的移动，也就是发电。其效率很高，除了产水，没任何有害副产品，但问题还是成本太高，电池中的催化剂需要贵重的稀有金属，和锂电池一样，有资源限制。氢内燃机的原理和汽油机类似，成本要比燃料电池低得多，而且可以改装现有的各种内燃机，烧汽油，煤油，柴油，重油的都可以改烧氢气，这有很大的经济可行性。但氢内燃机会产生除水以外的产物，如NO，NO2等氮化物，而这可以用类似汽车尾气处理器的技术处理，并不是一个big deal。无论那种用法，或结合的方法，都比电池车要好，还可以使用于重型卡车，轮船，飞机等电池不可行的方面。如果氢动力方案成功，中国的电池方案可能被迫淘汰，那不仅使得中国的巨大投资成了浪费，还可能毁了中国的霸权梦。当年半导体淘汰了电子管，就毁了苏联的帝国梦！
除了以上几个方面的技术问题，氢气的储存和运输也有很大的难题需要解决。微小的氢分子可以穿过微小的缝隙，因此设计用于包容甲烷的结构（例如管道、接头、锅炉和炊具）以及用于储存天然气的设施（例如储罐或地质构造（盐穴或耗尽的天然气田））会让氢分子逸出，而甲烷分子则不会。合成液氢的代价太高，只有在航天上使用，有经济价值的储存方式是高压气体，这样就需要很大的体积。以满足同样规模的汽油车加油建立一座加氢站，标准面积就得有三亩地，这在寸土寸金的大城市是不现实的。而如果没有大量的加氢站，也影响氢动力车的普及。
氢也很难移动。为了让气体通过管道移动，必须使用压缩机将其压缩并推动。这个过程需要能量：将氢通过管道移动的损失是甲烷的十倍：高达30%。换句话说，你需要用掉近三分之一的气体来将其从A点运输到B点。
氢还会导致管道和储存设备中的金属变脆，导致材料退化和潜在的安全问题。特殊材料或涂层可以缓解这些影响，但它们会给本来就复杂而昂贵的系统增加进一步的复杂性和成本。
事实上，所有这些都很昂贵。氢储存基础设施尚不存在，生产设施也大多不存在，而且建造它们将耗费数十亿英镑。然后，储存氢的基本成本可能至少是储存甲烷成本的四倍。由于氢的基本属性，每个阶段都会损失大量能量。
因此，氢气要真正成为主流，还有很长的路要走， 有很多的技术难关需要克服。在很长一段时间，电池车还会继续占上风，中国还可以得瑟一段时间。但中国也需要同时投资于氢气，多留一条路总是好的，因为这攸关的不仅是经济效益，攸关的还有国运！
