應對氣候變化不僅需要一個清潔的電網，還需要一種清潔的燃料，以減少工業熱量、長途重型運輸和長時間能源儲存的排放。8月11日發表在《焦耳》(Joule)雜志上的一篇評論文章指出，氫及其衍生物可能是這種燃料，但美國清潔的氫經濟需要一個全面的戰略和10年計劃。該評論建議，仔細考慮未來的氫氣基礎設施，包括生產、運輸、儲存、使用和經濟可行性，將是成功地使清潔氫氣在社會規模上可行的努力的關鍵。

美國能源部啟動了雄心勃勃的HydrogenEarthshot計劃，該計劃有一個技術無關的擴展目標，即在本十年結束前以每公斤1美元的價格生產不含溫室氣體的氫氣，氫氣的儲存、使用和運輸也需要類似的研發計劃，并有技術經濟的延伸目標。氫能地球行動對于創建氫能經濟是必要的，但它是不夠的。

全世界每年生產約7000萬公噸的H2，美國貢獻了全球產量的約七分之一。這些氫氣大部分用于生產化肥和石化產品，而且幾乎所有的H2都被認為是"灰色氫氣"，其生產成本每公斤只有約1美元，但每公斤氫氣大約有10公斤的二氧化碳包袱。

文章的主要作者ArunMajumdar說："氫能經濟已經存在，但它涉及大量的溫室氣體排放。"幾乎所有的氫氣都是以甲烷為基礎的。清潔的氫能經濟今天并不存在。"

對于清潔的氫能經濟可能是什么樣子，研究人員有很多豐富多彩的設想。例如，"藍色氫氣"涉及捕獲二氧化碳和減少排放，從而產生溫室氣體輸出較少的氫氣。然而，目前它的成本比灰色氫氣高出約50%，還不包括開發運輸和儲存不需要的二氧化碳所需的管道和封存系統的成本。

Majumdar及其同事寫道：為了使藍色氫氣成為一個可行的選擇，需要進行研究和開發，以降低二氧化碳捕獲成本，并進一步提高捕獲的完整性。

另一種形式的清潔氫氣被稱為"綠色氫氣"，也吸引了科學家的注意。綠色氫氣涉及使用電力和電解器來分裂水，沒有任何溫室氣體的副產品。然而，它的成本為每公斤4至6美元，Majumdar及其同事認為，隨著無碳電力和電解器成本的降低，這一價格可降至每公斤2美元以下。

通過甲烷熱解實現的"綠松石氫氣"，當甲烷被裂解以產生不含溫室氣體的氫氣時，也在研究界引起了轟動。在這個過程中產生的固體碳副產品可以被出售，以幫助抵消成本，盡管Majumdar及其同事指出，以必要的規模生產的固體碳的數量將超過目前的需求，導致需要研發工作來開發其使用的新市場。

無論是藍色、綠色還是綠松石色，無溫室氣體（實際上是無色的）氫氣或其衍生物可用于運輸、對捕獲的二氧化碳進行化學還原、在高度依賴可再生能源的電網中進行長期能源儲存、作為鋼鐵和冶金的化學還原劑，以及作為玻璃和水泥生產的高溫工業熱量。但是，為了使這些應用成為現實，氫氣生產必須達到一定的成本基準--生產氨和石化產品或用作運輸燃料或燃料電池的每公斤1美元。

研究人員還強調，美國將需要考慮如何開發和部署H2管道以進行運輸，以及如何大規模地存儲H2的成本效益。開發和選址新的管道基礎設施通常是昂貴的，并涉及社會接受度的挑戰。因此，探索不需要新的氫氣管道基礎設施的氫經濟的替代方法很重要。相反，值得利用現有的基礎設施來運輸氫氣的原料-電網用于運輸水分離的電力，天然氣管道用于運輸熱解的甲烷。

"雖然已經對地質儲存進行了一些系統的研究，但美國地質調查局應該負責進行一次全國性的調查，以確定有可能進行地下儲氫的許多地點，同時還要考慮使用這些洞穴所需的基礎設施成本。"研究人員補充說。