高效、零排放电动汽车的燃料电池技术在国内生产和使用的可能性引发了人们对氢作为交通燃料的兴趣。正如杂志上所写，燃料电池的效率是汽油动力内燃机的三倍能量．燃料电池技术的进步主要集中在氢在汽车中的使用上。
研究：加州道路交通氢能源转换的低碳情景分析。图片来源：微笑战斗/Shutterstock.com
美国的几家汽车制造商已经开始在有氢燃料站的地区，如南加州和北加州，提供轻型氢动力电动汽车。
零排放汽车
根据加州大学(California University)的最新研究，加州需要强调零排放汽车销量的大幅增长，最早在2035年或2040年实现全面转型。
交通电气化是最成功的脱碳选择之一，因为它可以与电网能源脱碳一起使用，实现近零净排放。纯电动汽车(BEV)和氢燃料电池汽车(FCEV)是两种流行的零排放汽车技术(ZEV)。
由于燃料电池汽车充电时间更快、续航里程更长，它提供了与传统汽车类似的驾驶体验，使其在特定汽车领域(如长途卡车)比纯电动汽车更有吸引力。交通运输业很可能推动该州的氢消耗。
许多研究人员在不同粒度上研究了加利福尼亚州的氢需求，并提出了各种解决方案。有许多障碍，但制氢、分配和加油基础设施的质量可能是最重要的。
加州公路运输的年度氢需求预测情景。图片来源:Vijayakumar, V.， et al, energy
越来越明显的是，政府必须在市场激励方面提供更多支持，如定价或直接资本支出，以发展一个大规模的、长期的氢生态系统。作为经济复苏计划的一部分，世界各经济体已经承诺投入数十亿美元用于发展绿色和可持续的碳氢化合物经济。仅仅使用轻型汽车来计算氢的需求，这是一种外部供给的输入。
氢供应链
氢基础设施实施的最重要部分之一是氢供应链网络设计(HSCND)，也称为战略氢供应链规划。HSCN的不同顶层之间的连接，从原料水平开始，到任何运输系统、建筑供暖和其他商业用途的各种最终用途的氢交易，是HSCND的一个关键困难。
水(包括电)、生物质能、天然气和煤炭将作为运输行业的传统高强度超超临界核反应堆制氢操作的原料。
氢气在以各种物理形式(液态、气态、液态有机氢载体)转移到充电站之前，可能会保存在储存库或地质储存库，如含水层、盐洞或耗尽的天然气田。燃料补给站也可以进行现场制氢。
因为在每个网络层次上都有很多选择，选择一个是一个困难的优化挑战。它们的时间和地理波动加剧了这些决定的复杂性。
加利福尼亚州不同需求情景下的加氢站预测。图片来源：Vijayakumar，V.等人，Energies
氢气配送是任何氢能供应链的重要组成部分。从制造工厂到加油站的一切都包括在氢供应范围内(用于运输行业)。
利用阿贡国家实验室创建的HDSAM(氢气输送情景分析模型)，估计从集中生产工厂向氢气加气站转移氢气的成本。HDSAM使用优化算法，根据氢流量和系统组件的生产数量，找到成本最低的交付配置。
氢燃料运输的未来
据预测，到2050年，氢将成为主要的交通能源，占该州总交通燃料消耗的54%左右。在最坏的情况下，到2050年，氢的比例将上升到32%。在预测的情景下，氢的贡献将保持在10%以下，直到2035年。
不过，在此之后，这一比例将大幅上升，这意味着在2035年之前，大多数零排放汽车的目标将主要通过电池电动汽车来实现。在所有预测的情况下，我们可以看到汽车、卡车和长途卡车将主导氢需求。
在一个1.5吨/天的加气站，氢通过不同的途径来分配成本。图片来源:Vijayakumar, V.， et al, energy
加州目前有48个商业氢气站在服务中，另外还有134个站处于不同的许可阶段。到2025年，车站总数将达到181个，仍低于该州200个车站的目标。氢燃料加气站(HRS)的位置增强技术估计，氢燃料汽车消费者早期使用所需的HRS数量意味着，一个由至少5%的现有加油站(最低阈值)组成的网络将是理想的。
要满足如此高的未来需求，就必须从现在开始投入大量的基础设施支出，特别是在2030年后，届时制造设施和加油点的数量将呈指数级增长。从长远来看，通过专用氢管向较大的电站输送电解氢可以显著降低成本。
工具书类
Vijayakumar，V.等人（2021年）。基于加州低碳能源运输方案的氢运输分析。能量。https://www.mdpi.com/1996-1073/14/21/7163
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