如果生产和使用得当，氢可以在向清洁能源和工业系统的过渡中发挥许多作用。氢气可以在需要高温的工业和制造过程中直接替代天然气和煤炭，替代天然气和取暖油为建筑物保暖，并替代汽油和柴油为汽车和卡车提供动力。

与CO结合时₂直接从空中捕捉，氢可用于制造碳中性合成燃料，替代汽油、取暖油、柴油和喷气燃料，以及形成碳中性化学品和塑料的原料。

氢气可以用作存储介质对于电力而言，在每月或季节性时间范围内存储大量电力方面，其性能优于电池。但氢也带来了一些挑战。

第一个是存储它。需要能量来加压或冷却氢气。这小分子倾向于扩散到许多材料中。有一些有前途的新选择，利用纳米材料并将氢转化为其他化学品进行储存，但这些技术尚未成熟。目前，存储成本很高。

第二个挑战是生产它。目前，几乎所有氢气都是由天然气生产的，释放大量二氧化碳₂进入大气层。这被称为灰氢，必须逐步淘汰，因为它会产生二氧化碳₂它造成的排放。

蓝氢也是由天然气生产的，但二氧化碳₂被捕获并永久储存在地下而不是被排放出去。不幸的是，这导致大量天然气泄漏，其中主要是甲烷——一种强大的温室气体。

最清洁的解决方案是绿色氢，它利用碳中性能源产生的电力将水分解成氢气和氧气。但这是非常低效的。当氢气最终被消耗为热量或电力时，原始电力的能量含量一半以上会损失掉（另请参阅此博客文章）。

对氢的新担忧

最近，第三个挑战浮出水面：氢气泄漏。直到最近，泄漏还仅仅被视为一种经济损失。但还有更多的利害关系。泄漏的氢气与大气中稀有的 OH 自由基发生反应。这样一来，与甲烷反应的羟基自由基就会减少。因此，泄漏的氢气延长了甲烷在大气中的寿命，加剧了其对气候的影响。

研究人员一起研究了这些因素，以评估各种氢气使用方案的气候效益。仅涉及绿色氢的情景相对于化石燃料假设氢气泄漏率较低，则将其替换。但一旦将蓝色氢引入混合物中，并且假设氢气泄漏率更高，其好处就会下降，在某些情况下甚至完全消失。例如，如果蓝氢含量为 30%，且泄漏率超过 3%，那么在 20 年内，与氢所替代的化石燃料相比，将导致更严重的变暖。

实际上会泄漏多少氢气？

答案是我们不知道，因为对此进行的研究非常少。有理由相信氢气的泄漏量比天然气多，一些天然气泄漏估计超过 3%。迄今为止最全面的研究估计氢气的泄漏率可能为 2.9% - 5.6%，但也承认实际情况可能更高。