可再生电力加上能源效率将是最重要的降低碳排放的强国在未来十年甚至更长的时间里，卡斯卡迪亚将实现净零经济。然而，对于难以实现电气化的经济部门来说，清洁燃料是需要的。
为了实现2050年的温室气体排放目标，氢可能是化石燃料的重要清洁替代品，但前提是它是使用可再生电力生产的，并用于难以脱碳的行业。本入门书概述了氢是什么，不同类型的制氢方法，以及在脱碳经济中使用氢的最佳方法。
氢基础知识
氢是宇宙中最丰富的元素。氢是水和甲烷等碳氢化合物的组成部分，几乎存在于所有植物中。作为燃料燃烧时，氢气的污染远远小于化石燃料替代品，主要产生水蒸气和一些氮氧化物污染物。因为地球上几乎不存在气态氢，所以人类必须生产氢气。
基于生产方法的氢“色”
氢气是一种无色气体，但能源专家根据企业生产氢气的不同方法，给它赋予了彩虹般的颜色。无论他们是利用化石燃料、可再生能源，还是这些能源的某种组合来生产氢气，都对其作为清洁燃料的潜力具有巨大的影响。如今，美国约98%的氢是“黑色”或“灰色”的，这意味着从没有排放控制的化石燃料中产生。
高排放氢类型
- 灰色的氢采用一种叫做蒸汽甲烷重整(SMR)的工艺从天然气中生产。1这一过程产生的二氧化碳被释放到大气中。灰氢会大量排放导致气候变化的温室气体。
- 黑色的氢它是由煤通过气化过程生产的。2黑氢会释放大量导致气候变化的温室气体。
- 蓝色的氢它的产生方式与灰氢完全相同，但与碳捕获和封存(CCS)相结合3.技术。蓝氢会大量排放导致气候变化的温室气体。
- 蓝绿色的氢是由天然气通过热解产生的4的过程。绿松石氢有高碳排放导致气候变化的温室气体。
- 黄色的氢由水电解而成。混合能源电网能源是电力来源。在电网主要由可再生能源供电之前，黄氢会排放大量导致气候变化的温室气体。
低排放氢类型
- 绿色的氢由水电解而成。5这一过程的电力来自零碳能源，如风能、太阳能和水电。绿色氢的排放量更低。
- 粉红色的氢由水电解而成。核能是电力的来源。粉色氢的排放量更低。
考虑到卡斯卡迪亚缺乏核能资源，唯一能对该地区脱碳目标做出有意义贡献的氢是绿色氢。尽管成功的努力尽管石油和天然气行业在2021年美国联邦基础设施法中将蓝氢定义为“清洁氢”，但蓝氢的排放量仅比灰氢和灰氢少9%至12%高出20%而不是燃烧天然气来取暖。
氢的用途小众且很少
今天的美国生产大约1000万公吨每年消耗的灰色和黑色氢气，约占该国能源消耗的1%。这个氢被用来制造少量的工业过程比如石油化工炼制、冶金、制造氨和化肥。氢的碳足迹大约是9300万吨二氧化碳，或约美国能源相关二氧化碳的1.8%．通过改用绿色氢气来消除这些排放是一个很有前途的机会。
然而，许多其他行业并不适合绿色氢气。清洁氢阶梯(如下图所示)，由Michael Liebreich开发BloombergNEF，对氢的使用情况进行了分级。在阶梯的顶端是与绿色氢的价值主张最匹配的用途——主要是那些目前使用氢的应用(从任何生产方法，而不仅仅是绿色)。最底层采用了最缺乏竞争力的绿色氢战略:家庭供暖、中低温工业供热和大多数交通燃料。在这两者之间的使用案例中，如果氢优于其他低碳替代品，如生物燃料和电气化，氢可能是有意义的。
清洁氢梯(资料来源:Michael Liebreich/Liebreich Associates，清洁氢阶梯，4.1版，2021年。概念来源:Adrian Hiel, Energy Cities)
其他专家也认为，绿色氢将是一种重要的低碳燃料，但只适用于小众行业，次于直接电气化。绿色氢基础设施应该被固定在周围工业、港口和电力系统需求德国智库建议集市Energiewend．
尽管氢能有其局限性，卡斯卡迪亚的氢能支持者仍然渴望将氢能的应用扩展到经济的几乎每一个角落——包括可能不适合氢能的角落。目前,温哥华First Hydrogen正在制造一款燃料电池电动乘用车；三家总部位于华盛顿的航空航天公司正在研制一种氢动力支线飞机；双线运输和切哈利斯港正在建设公共汽车加氢站；以及该地区的两家大型天然气公司NW Natural和Puget Sound Energy试点氢能家庭供暖．竞争激烈的市场可能会为氢的任何商业供应选择赢家和输家。然而，民选领导人和监管机构必须围绕公用事业公司的氢使用制定谨慎的政策，以确保纳税人的长期利益，并优先考虑气候目标。
注:
2.煤气化是将煤加热到非常高的温度(超过700°C)，不燃烧，使用控制量的氧气和/或蒸汽的热过程。这个过程产生一氧化碳(CO)，然后与水反应生成二氧化碳和氢。
