年2月4日，北京冬奥会在国家体育场盛大开幕，点燃的主火炬首次采用绿色氢作为燃料，最大限度减少碳排放，向世界展示了中国绿色低碳的发展理念。其实氢有九种“颜色”，你都知道吗？
“彩色”的氢气之前的文章当中我们已经介绍过绿色、蓝色和灰色的氢，实际上，随着氢气生产的发展，越来越多新兴的技术方法已经涌现出来，等待进一步优化和完善，帮助经济实现脱碳。
1绿色氢绿色氢主要是通过利用RES（可再生能源）产生的电力分解水产生的，在此过程中没有相关的碳排放。当用于燃料电池时，使用绿色氢的唯一副产品是水，尽管绿色氢价格已经下降，通常还是比蓝色氢更贵，缺乏竞争优势。
2蓝色氢蓝色氢是用天然气生产的氢，在此过程中产生的大部分碳排放将利用CCUS（碳捕获、利用与封存）技术进行存储和利用。其中许多碳排放来自于制氢厂上游的甲烷泄漏，因此，解决这一部分的碳排放问题具有重要意义。
3灰色氢灰色氢通常使用SMR（蒸气甲烷重整）技术利用化石燃料进行生产，并伴随大量的碳排放。
4绿松石氢绿松石氢还处于起步阶段，它的原理是在无氧容器中用高温等离子体处理天然气，将碳氢分离，从而得到气态的氢和固态的碳，后者被称为炭黑，具有工业用途，甚至可以埋进土壤为农业种植改良环境。由于绿松石氢也利用甲烷进行生产，因此可能仍然会存在一定的碳排放，希望未来能有较好的解决方案，对这一技术进行优化。
绿松石氢在英国非常热门，一家名为HiiROC的公司表示可以生产集装箱大小的装置来制造绿松石氢。
5白色氢白色氢指的是天然存在的氢。这种类型的氢不是由人类创造的，而是作为游离气体以自然形式存在于大陆地壳层、海洋地壳深处、火山等地。过去人们认为天然氢非常罕见，最近的研究表明，氢在自然界中的分布实际上比以前认为的要广泛得多。与需要数百万年才能形成的化石燃料库存不同，天然氢是不断产生的，其更新时间大约是人类生命的长度。
年天然氢能有限责任公司的第一口天然氢开采井成功钻探。
6粉色氢通过使用核电站的电力电解水产生的氢。年1月，世界首个核动力粉色氢商业协议在瑞典签署。瑞典能源企业OKG运营的奥斯卡港核电站目前每天可以生产12kg的粉色氢，并将多余的氢卖给工业气体巨头德国林德集团。
OKG运营的奥斯卡港核电站。
7红色氢利用核能的热能作为能源，通过水的高温催化分解产生氢。美国INL（爱达荷国家实验室）与XcelEnergy（埃克西尔能源公司）合作，展示一个使用核电站蒸汽和电力来分解水的系统，该项目是首个将商用发电机与HTSE（高温蒸汽电解）技术结合的项目。
8紫色氢利用核能和热能通过化学-热联合电解分解水制成的氢，与目前最广泛使用的天然气或化石燃料生产的氢气相比，它具有低碳排放的好处。
9褐色（黑色氢）利用煤的气化生产氢气，产生大量二氧化碳、一氧化碳，并排放到大气中，污染巨大。
绿色氢能技术发展的阻碍
据统计，年以天然气为原料利用SMR技术生产的灰色氢占据市场的71%，几乎没有人会提到的棕色（黑色）氢占据市场的28%，而绿色氢只有0.1%。虽然绿色氢在各行各业中越来越受欢迎，但它仍然面临着众多挑战。
1缺乏优化的系统设计限制了融资为满足市场需求，绿色氢工厂的设计单位需要扩展并不断完善他们的方案。由于市场数据有限，而且技术不够成熟，优化工厂设计和E2E（端到端）绿色氢系统可能非常复杂，而且成本高昂。此外，许多大型绿色氢设施都建在现有的产业园区内，因此，优化设计必须最大化地减少对现有运行设施的影响，设计的难度也随之增加。
2专业劳动力有限，运营成本高虽然绿色氢的兴起将创造无数新的就业机会，但绿色氢的发展亟需经过培训、技能熟练的专业人员支持，专业工人的短缺将阻碍氢能发展。此外，绿色氢高度易燃，体积密度低，储存和运输成本高昂，需要建设配套的专用管道和运输工具。
3能量损失大绿色氢在供应链的每个环节都会损失大量能量。电解水制氢会导致大约30-35%的能量损失，将氢气液化或转化为其他载体（例如氨）会导致13-25%的能量损失，运输氢气还需要额外的能量输入，通常相当于氢气自身能量的10-12%。如果在燃料电池中使用氢气，将导致40-50%的能量损失。如果不优化这些能耗，提高效率，将需要部署大量RES为绿色氢电解槽提供能源，才能满足末端使用的需要。
4盈利方式和价值证明限制发展绿色氢的主要挑战在于如何盈利。首先，虽然可以在阳光充足的地方（如澳大利亚、葡萄牙、西班牙或突尼斯）生产具有成本效益的绿色氢，但采购和加工绿色氢的企业通常不会紧邻生产地点，因此需要专用的运输管道，并增加了交货时间和成本。
数字技术带来希望有许多办法可以帮助加快绿色氢的发展进程，数字技术是关键杠杆之一，尤其是AIoT（物联网技术）具有重要作用。数字技术结合人工智能和物联网技术，通过增强数据管理和分析实现系统的优化和自动化。
1数字孪生在投入资金之前，投资者会想知道哪种系统配置可以优化他们的投资回报。数字孪生可以对多种设计和场景进行建模，包括天气、采购需求波动和当地基础设施（当前和未来）等变量，优化每个设计，从而最大限度地提高投资回报并降低风险。估计表明，数字孪生分析可以将CAPEX（资本支出）优化10-15%，将风险降低30-50%，同时OPEX（运营支出）发生边际变化。
2监测和控制能源消耗、工厂性能、生产率、纯度和储存是氢气生产的关键绩效指标，需要预见性来确保高效生产。AIoT可以使用智能报警、资产传感器、基于云的远程监控快速发现异常情况，从而通过降低能耗和精简劳动力将成本降低10-20%。
3高级分析高级分析可以将数据转化为具有预见性和可操作性的商业智能。对于绿色氢，通过来自工厂、储罐、管道、能源承购商甚至天气的数据进行分析和学习，可以最大限度地提高产量。此外，可以通过预测故障和优化电解槽正常运行时间来防止能源损失，从而增加收入并降低运营成本。
绿色氢为工业、化工和运输行业提供了脱碳解决方案。结合增加投资、政府支持、工程进步和专业技能人员的增加，AIoT对于实现向绿色氢的过渡至关重要，并将在全球脱碳中发挥关键作用。根据世界经济论坛估计，支持AIoT的解决方案可以将CAPEX和OPEX降低15%-25%，从而将加快具有商业可行性的绿色氢发展规模，规模化速度可以加快4-7年。也许到那时，关键行业、飞机和船舶可以由%的白色氢、绿色氢、紫色氢等等更先进、更具有成本效益的能源提供动力。
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