《Cleaner Energy Systems》：Mapping the Scientific Landscape of Green Hydrogen for Decarbonization: A Bibliometric and Thematic Analysis
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绿色氢（green hydrogen），通过可再生能源进行水电解（water electrolysis）生产，已成为一种多功能且可持续的能源载体。本研究对截至2026年3月18日发表在Scopus和Web of Science上的关于绿色氢用于脱碳的科学文献进
绿色氢（green hydrogen），通过可再生能源进行水电解（water electrolysis）生产，已成为一种多功能且可持续的能源载体。本研究对截至2026年3月18日发表在Scopus和Web of Science上的关于绿色氢用于脱碳的科学文献进行了文献计量学（bibliometric）和主题分析（thematic analysis）。在初步检索获得的11,617条记录中，经过筛选和去重，最终保留了4,865篇独特出版物进行分析。科学图谱（science mapping）技术，包括关键词共现（keyword co-occurrence）、共被引（co-citation）和文献耦合（bibliographic coupling），揭示了六个核心研究集群：技术经济评估（techno-economic assessment）、能源转型与政策（energy transition and policy）、氢储存与能源系统（hydrogen storage and energy systems）、制氢路径（production pathways）、替代燃料（alternative fuels）以及电解技术（electrolysis technologies）。研究结果证实了该领域的指数级增长，特别是在2019年之后，并在2025年达到峰值。主要障碍仍然集中在高生产成本、基础设施不足、淡水需求以及对综合治理框架的需求。研究将绿色氢定位为工业脱碳的系统性路径，强调其在不同领域的整合潜力，同时指出未来研究需要关注资源管理、社会接受度以及区域特定的实施策略。
1. 引言
缓解气候变化的迫切性促使各国探索经济脱碳方案。绿色氢作为通过可再生能源水电解产生的清洁能源，因其在难以减排行业（如重工业、航运和航空）的减排潜力而备受关注。它可作为能源载体和工业原料，推动绿色经济深度融合。然而，大规模应用面临技术、经济和监管挑战，包括高昂的基础设施投资、淡水消耗以及社会接受度问题。本研究采用文献计量学和科学图谱方法，从时间、社会、概念和知识结构四个维度描绘绿色氢研究的全貌，旨在识别该领域的主要研究主题、合作模式及未来方向。
2. 方法论
研究方法包含六个步骤：数据库选择、检索词定义、纳入排除标准设定、数据提取、文献计量分析和文献综合分析。研究选取了Web of Science（WoS）和Scopus两大数据库以确保覆盖广度。检索策略围绕两个概念模块构建：“绿色/可再生/清洁/低碳氢”与“脱碳/排放/政策/治理/市场/社会接受度”。纳入标准为2000年至2026年3月18日间发表的同行评审期刊文章，语言限定为英语和西班牙语。排除会议论文、社论等灰色文献以及与蓝色/灰色氢相关的文献。初始获得11,617条记录，经筛选后保留7,486条，通过交叉比对去除2,621条重复记录，最终得到4,865篇独特出版物。数据分析在RStudio中进行，网络构建则使用VOSviewer软件。分析内容包括作者关键词共现、合著网络、共被引关系以及文献耦合。
3. 结果
3.1 科学生产与引文分析：绿色氢研究在2019年后呈现指数级增长，于2025年达到峰值。引文分析显示，由于近期发表的文章引文窗口不完整，因此对引文影响的解释仅限于2023年之前的出版队列。Scopus的收录量高于WoS，但WoS在某些年份显示出较高的引文强度。
3.2 来源分析：《国际氢能杂志》（International Journal of Hydrogen Energy）是产出最多的期刊（181篇，7,567次引用）。而《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）和《自然》（Nature）等期刊虽发文量少，但单篇引用影响力极高，表明该领域存在专门化期刊与高影响力综合期刊并存的双重结构。
3.3 关键词共现与概念结构：关键词网络揭示了六个核心主题集群：
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集群1（红色）：技术经济与可持续性评估，聚焦于技术经济分析（techno-economic analysis）、生命周期评估（life cycle assessment）和碳捕集（carbon capture）。
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集群2（绿色）：能源转型与政策框架，涉及能源转型（energy transition）、碳中和（carbon neutrality）和社会接受度（social acceptance）。
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集群3（蓝色）：氢储存与能源系统，涵盖氢储存（hydrogen storage）、燃料电池（fuel cell）及与光伏（photovoltaic）、风能（wind）等可再生能源的集成。
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集群4（橙色）：制氢路径与电力转氢，重点研究电力转氢（power-to-hydrogen）和净零（net zero）战略。
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集群5（紫色）：替代燃料与化学过程，关联替代燃料（alternative fuels）和温室气体（greenhouse gas）减排。
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集群6（棕色）：电解与先进生产技术，专注于水电解（water electrolysis）、光催化（photocatalysis）等技术。
3.4 国家层面科研合作：国家合著网络显示出一个地理分布不均但高度互联的结构，中国、美国、德国、印度等国处于核心位置。
3.5 机构合作：机构合著分析识别出多个研究中心，包括中国科学院、清华大学、美国能源部等，表明知识生产分散于多个地区和学科社区。
3.6 作者合作：作者合著网络显示该领域由众多规模不等、整合程度不同的合作团队支撑。
3.7 共被引分析与知识基础：共被引网络揭示了该领域的知识基础，主要包括国际氢能战略文件、电解技术综述、技术经济研究及生命周期评估等。
3.8 文献耦合与当代研究前沿：文献耦合图谱展示了围绕生产技术、可再生能源集成、技术经济评估等方向的多个差异化研究前沿。
3.9 综合性文献分析
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3.9.1 绿色氢的生产、储存与分配技术进步：研究正超越传统水电解，向更优化、更多元的路径发展，包括提升电解槽在波动性可再生能源输入下的性能、开发生物质气化和地热辅助电解等替代路线，以及探索海水和废水等非传统水源。储存与分配技术也从压缩氢气向金属氢化物储氢、盐穴储氢等方向发展。
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3.9.2 技术经济可行性与基础设施制约：平准化氢成本（Levelized Cost of Hydrogen, LCOH）对电价、融资条件等因素高度敏感。基础设施成本、供应链瓶颈以及生产地与需求地的空间错配是主要障碍。研究表明，绿色氢的商业化不仅取决于技术可行性，更依赖于其经济上的可融资性和在真实世界条件下的可扩展性。
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3.9.3 未来前景、治理与行业部署：绿色氢的未来最有望在具备支持性政策框架、明确工业需求和系统级整合能力的条件下实现。工业应用（如玻璃、水泥、钢铁行业）被认为是近期最有潜力的领域。交通领域的应用前景广阔但高度依赖具体部门。环境效益并非无条件实现，需谨慎管理成本、水资源、基础设施和社会合法性问题。
4. 讨论
4.1 增长、整合与引文时效性：2019年后的快速增长反映了科学关注度的提升，而非技术成熟度的直接证据。近期研究仍集中于技术改进与路径多样化，表明该领域正处于活跃的技术探索阶段。引文分析需注意时效性偏差。
4.2 概念结构：从生产技术到系统整合：关键词网络显示，研究核心已从单一生产技术转向系统层面的整合，涵盖储存、分配、水资源管理和政策框架。电解槽性能优化、系统稳定性及催化剂耐久性是当前热点，同时研究日益关注生产与下游应用的连接。
