综述：面向脱碳未来的制氢技术：生产技术综述

（编辑推荐）本综述系统评述了从传统化石燃料制氢（SMR、DMR、CDM、煤制氢）到新兴可再生能源制氢（电解水、光解、生物制氢等）的技术路径，通过技术经济与环境分析（LCA）揭示：传统方法成本低（1.25–2.27美元/kg H2）但碳排放高（9–20 kg CO2-eq/kg H2），而可再生路径环保却面临催化剂失活、电解槽高成本等瓶颈，为氢能战略部署提供关键决策依据。

　　

氢能生产技术全景扫描

全球能源转型背景下，氢能因其燃烧零碳排放特性成为脱碳核心载体。当前96%的氢产量依赖化石燃料，其中蒸汽甲烷重整（SMR）占比48%，但伴随9–20 kg CO₂-eq/kg H₂的高排放。可再生路径中，碱性电解槽（AEC）与质子交换膜电解（PEM）效率达60–80%，但每千克氢成本高达4–6美元，且铂催化剂成本制约规模化应用。光解技术虽理论潜力巨大，但转化效率仅约5%，需突破半导体材料（如钙钛矿）的光腐蚀瓶颈。

环境与经济的博弈

生命周期评估显示，煤制氢碳排放高达20 kg CO₂-eq/kg H₂，而生物质气化可降至负值（利用农业废弃物）。电解水与风电耦合时，碳足迹可低至1 kg CO₂-eq/kg H₂，但电网依赖度导致区域性差异显著。甲烷热解（CDM）作为过渡技术，能产生固体碳副产物，但催化剂积碳问题导致运行寿命不足500小时。

未来技术攻坚路线

1. 催化剂革命：开发非贵金属电解催化剂（如Fe-N-C材料）降低PEM成本；
2. 系统集成：高温固体氧化物电解（SOEC）与聚光太阳能结合，效率可突破90%；
3. 生物技术突破：改造蓝藻氢化酶途径，将光生物制氢效率从0.1%提升至5%；
4. 碳管理：SMR耦合碳捕集（CCS）形成"蓝氢"方案，需将捕集成本压缩至30美元/吨以下。

多维度挑战与协同

政策层面需建立氢能认证体系，区分"绿氢""灰氢"溢价市场；基础设施方面，氨作为氢载体运输成本比液氢低60%，但裂解能耗增加15%。据预测，2050年氢需求将达150 Mt，其中钢铁行业氢基直接还原铁（DRI）技术需解决氢脆对反应器的腐蚀问题。

（注：全文数据与结论均源自原文技术参数及对比分析，未扩展非原文信息）