氢燃料电池的管道经济

　　氢能源经济已成为2020年的主要投资主题之一，但投资者可能会后悔追高燃料电池股。
　　燃料电池制造商Plug Power(纳斯达克:Plug)和Bloom Energy(纽约证券交易所:BE)的氢制造雄心吸引了投资者。这似乎很简单。毕竟，电解槽(产生氢气的装置)本质上就是一个反向运行的燃料电池。再加上氢燃料可以从可再生能源中生产出来，而且消费时不会产生碳排放，氢经济开始成形。
　　在投资者介绍会上，这种说辞看起来很棒，但有点过于简单。氢经济的道路上存在着巨大的技术障碍，包括能源最基本的一个方面:将其从生产环节运输到消费环节。这是否足以拖累这些被选定的成长型股票?
　　管道还是管道梦？
　　氢经济的一个常见论点是依靠电力制气体的想法。 例如，沙漠中的太阳能发电场在夏季可能会产生＂太多＂的电能。 多余的能量可以为一些电解槽提供动力，并大量生产可作为能源载体的商用氢燃料。氢燃料可以用来驱动汽车，为家庭供暖，或驱动燃气设备。
　　问题:氢是如何离开沙漠的?
　　假设氢燃料可以在现有的管道基础设施中轻松运输，这很诱人，但仔细看看就会发现，事情并非如此简单。
　　国家可再生能源实验室(NREL)最近回顾了在现有的钢管道中混合氢气和天然气运输的挑战和机遇。这种做法可以改善天然气消费的环境足迹，提供一种在全国范围内运输氢气的方法，而且比建立专用的氢气管道网络要便宜得多。但也有一些尚未解决的障碍。
　　氢脆:材料工程师们已经为这个问题争论了几十年。如果钢铁制造过程不能得到很好的控制，那么引入的氢原子会使钢铁变得更脆，如果用于制造涡轮叶片或管道，最终会有破裂和爆炸的危险。由于氢的脆化，飞机、直升机、发电厂和管道都可能从天而降，或者被投射到空中。这种风险仅仅体现在通过钢质管道运输氢气上，因为随着时间的推移，钢质管道会吸收氢气。
　　一方面，美国有超过300万英里的天然气管道，用于收集、传输和分配。另一方面，大多数输送管道是钢制的，这就产生了氢气脆化的安全风险。
　　NREL报告指出，氢与天然气的混合浓度按体积计算为5%至15%，不会显著增加风险。但氢气的低密度(只有天然气的十分之一)表明15%的混合燃料不会产生太多产品。换句话说，这将使天然气的＂绿色＂程度提高约2%。
　　开采成本:假设氢气能以体积15%的浓度注入天然气管道，那么要把产品取出来就面临着挑战。萃取技术的效率通常与被萃取产物的浓度成正比。氢燃料中的部分杂质会破坏燃料电池，这一事实加剧了这一挑战。
　　NREL的报告假设，最有效的低浓度氢气提取技术将依赖于尚未发明的变压吸附(PSA)膜。即便如此，仅提取成本就可能超过氢燃料在运输市场上具有竞争力所需的成本。
　　除了假设的成本情景，该报告还指出了管道运营商为一种可能只在季节(例如夏季太阳能输出达到峰值时)运输的产品安装昂贵的提取设备所面临的经济风险。
　　使用点标准:假设氢气可以运输进天然气管道并从天然气管道中提取出来，那么在使用点存在一些挑战。例如，家用电器需要重新设计，以符合氢混合物安全的新标准(你可能会认为2010年代关于节能灯泡的政治斗争很糟糕……)。工业场所也将需要额外的增压和压缩设备用于含氢气的进气管道，尽管现有的用于工业应用的涡轮机在设计时并没有考虑氢气混合物。
　　氢燃料脆弱的未来
　　个人投资者可能会被不断飙升的股价以及Plug Power和Bloom Energy的宏伟承诺所吸引，但氢能源经济面临着许多障碍。正如被忽视的管道运输的例子所突显的那样，氢燃料依赖于过于简单的假设和过多的讲故事。
　　在现有的基础设施中运输低浓度的氢气，以避免建造专用氢气基础设施的成本，在技术上可能是可行的，但下游的钢铁管道监测、提取设备安装和家用电器更换相关的成本可能被证明是令人望而却步的。
　　在利基应用之外，如果没有可能吓跑公司和政府的极端资本投资，氢燃料根本就没有多大意义。至少华尔街已经同意了。