从绿色氢到白色和橙色氢
按照《巴黎协定》的规定，将全球变暖控制在2°C以下，需要对世界能源体系进行彻底改革。氢被认为是运输系统大部分地区以及一些重工业脱碳战略的关键组成部分。今天，目前约96%的氢气生产来自煤或天然气（分别标记为黑氢和灰氢）的蒸汽重整。如果氢要成为一种解决方案，那么黑色和灰色氢需要被低碳选择所取代。一种备受关注的方法是通过将电解水与可再生能源相结合来生产所谓的绿色氢气。然而，绿色氢的生产成本高昂且能源密集。在这里，我们探索了一种替代选择，并强调了与传统的电解技术相比，岩石基氢（白色和橙色）的优势。我们表明，天然氢的开采及其与碳封存的结合有可能在没有绿色氢的大量能源和原材料成本的情况下推动大部分能源转型。
Osselin F, Soulaine C, Fauguerolles C, et al. Orange hydrogen is the new green[J]. Nature Geoscience, 2022, 15(10): 765-769.
什么是灰氢、蓝氢、绿氢
灰氢，是通过化石燃料（例如石油、天然气、煤炭等）燃烧产生的氢气，在生产过程中会有二氧化碳等排放。目前，市面上绝大多数氢气是灰氢，约占当今全球氢气产量的95％左右。
蓝氢，是将天然气通过蒸汽甲烷重整或自热蒸汽重整制成。虽然天然气也属于化石燃料，在生产蓝氢时也会产生温室气体，但由于使用了碳捕捉、利用与储存（CCUS）等先进技术，温室气体被捕获，减轻了对地球环境的影响，实现了低碳制氢。
绿氢是通过使用再生能源（例如太阳能、风能、核能等）制造的氢气，例如通过可再生能源发电进行电解水制氢，在生产绿氢的过程中，完全没有碳排放。
为实现国际能源署的净零排放（NZE）要求，到2050年，全球将消耗约1.7万TWh（太瓦时）的氢基能源。这种氢气通常被视为由大型设施提供，使用可再生电力通过电解将水转化为氢气（绿色氢气）。制氢成本与水分子分解成氢和氧有关：
H2O→H2+1/2O2    (1)
电解并直接从水形成的吉布斯能量（120 MJ kgH2−1在25°C).考虑到电解槽效率为 80%，这相当于约 400 Mt 氢气，约为 2020 年消耗量的五倍。这1.7万太瓦时相当于中国和美国在2020年生产的电力，约占世界电力产量的63%，是目前全球可再生能源发电量的两倍多。要达到这一数字，就需要对电解和可再生能源进行前所未有的升级。
由于与碳捕获和储存（CCS）相关的额外成本，蓝色氢的表现并不理想，可能只是一个临时解决方案。一些作者甚至更加挑剔，认为二氧化碳的不完美捕获与整个链条上的甲烷损失有关，导致温室气体排放增加，而纯灰氢几乎没有什么好处。蓝色氢的另一个关键缺点是继续依赖化石燃料。最后一个问题还影响了一种新兴的生产技术，有时被称为绿氢气。这项技术仍在开发中，但也可能在未来几年发挥关键作用。