氫能作為一種潛在替代能源，未來(lái)有望在全球能源系統(tǒng)脫碳中發(fā)揮重要作用，為工業(yè)生產(chǎn)、家庭、商業(yè)及基礎(chǔ)設(shè)施提供動(dòng)力。

然而，氫能雖有潛力，但仍需謹(jǐn)慎樂(lè)觀。氫氣（H?）在大氣中與甲烷、臭氧（污染物）及水汽發(fā)生相互作用，可能導(dǎo)致氣候變暖，從而抵消其潛在益處。

一項(xiàng)由奧本大學(xué)研究人員聯(lián)合主導(dǎo)、發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)期刊Nature的新研究表明，要構(gòu)建“氫能經(jīng)濟(jì)”，必須對(duì)全球氫循環(huán)有更深入的科學(xué)理解，以支持安全、可持續(xù)的氫能經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

與二氧化碳和甲烷等溫室氣體不同，氫氣本身不會(huì)在大氣中直接捕獲熱量。但通過(guò)與其他氣體的相互作用，氫氣在釋放后的前100年間，其間接加熱大氣的速度約為二氧化碳的11倍，在前20年約為37倍。

研究的第一作者、奧本大學(xué)林業(yè)、野生動(dòng)物與環(huán)境學(xué)院（CFWE）生態(tài)系統(tǒng)建模助理教授Zutao Ouyang表示：“這種間接變暖引發(fā)了氫氣潛在泄漏的氣候影響擔(dān)憂，也凸顯了未來(lái)氫能經(jīng)濟(jì)的氣候效益依賴于整個(gè)氫價(jià)值鏈的泄漏最小化以及天然氣（甲烷）排放的減少。”

為評(píng)估泄漏影響，Ouyang與國(guó)際科學(xué)家聯(lián)盟 Global Carbon Project 合作，首次全面統(tǒng)計(jì)全球氫氣來(lái)源和去向，評(píng)估大氣氫濃度變化及其氣候后果。

該研究題為《全球氫氣預(yù)算》（The global hydrogen budget），由 Ouyang 與斯坦福大學(xué)教授、Global Carbon Project主席Rob Jackson聯(lián)合主導(dǎo)，并與來(lái)自法國(guó)、澳大利亞、中國(guó)、日本、英國(guó)、挪威和奧地利等約30家國(guó)際機(jī)構(gòu)的研究人員合作完成。

澳大利亞CSIRO環(huán)境研究主管兼Global Carbon Project執(zhí)行董事Pep Canadell 表示：“團(tuán)隊(duì)收集了大氣氫氣的直接測(cè)量數(shù)據(jù)，并進(jìn)行了迄今最全面的數(shù)據(jù)收集和建模，以估算氫氣的主要來(lái)源與去向，繪制出首個(gè)全球氫氣全景圖�！�

研究團(tuán)隊(duì)隨后基于IPCC不同情景，使用簡(jiǎn)化地球系統(tǒng)模型預(yù)測(cè)未來(lái)氫排放、去除及大氣濃度變化，并評(píng)估這些變化可能對(duì)氣候的影響。

自30年前氫氣生產(chǎn)開始增加以來(lái)，研究人員估算，從工業(yè)化前至2003年，大氣中氫氣濃度增加約70%，隨后短暫穩(wěn)定，到2010年再次上升。作者發(fā)現(xiàn)，這一增加主要源于氫氣生產(chǎn)過(guò)程中的泄漏，以及不太為人所知的，由于人類活動(dòng)導(dǎo)致甲烷排放增加，其氧化反應(yīng)生成氫氣。

甲烷（CH?）排放——尤其來(lái)自化石燃料開采、運(yùn)輸及使用——對(duì)大氣氫濃度有重要但常被忽視的影響。甲烷和氫氣在大氣中共享相同的“清潔”路徑（氧化過(guò)程），且甲烷氧化本身會(huì)生成氫氣，這種反饋?zhàn)饔脮?huì)在甲烷排放增加時(shí)提高大氣氫濃度，并競(jìng)爭(zhēng)清除甲烷的“大氣清潔劑”。

盡管目前整體氣候效應(yīng)相對(duì)較小，這些復(fù)雜的相互作用仍可能削弱氫能帶來(lái)的正面效益。

Jackson 表示：“全球最大的氫氣來(lái)源是大氣中甲烷的氧化。但甲烷和氫氣也會(huì)競(jìng)爭(zhēng)大氣清潔劑。這種競(jìng)爭(zhēng)延長(zhǎng)了甲烷在大氣中的生命周期，從而增加間接氣候變暖。氫氣越多，甲烷越多；甲烷越多，氫氣也越多�！�

作者一致認(rèn)為，如果氫能經(jīng)濟(jì)要被廣泛接受，必須減少氫氣與甲烷間導(dǎo)致的非預(yù)期變暖相互作用，以建立公眾和行業(yè)對(duì)氫能的信任。

Ouyang說(shuō)：“通過(guò)量化氫氣與甲烷之間此前未被考慮的變暖反饋，我們希望改進(jìn)未來(lái)氣候情景，并支持決策者在最小化氫泄漏帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失和氣候風(fēng)險(xiǎn)方面做出更科學(xué)的決策�！�

這項(xiàng)研究為政策制定者、行業(yè)和科研人員提供了量化證據(jù)，可用于設(shè)定安全的氫氣與甲烷泄漏閾值、制定有效法規(guī)和優(yōu)先實(shí)施成本高效的緩解策略。

CFWE院長(zhǎng)Janaki Alavalapati表示：“這項(xiàng)國(guó)際研究的重要性不可低估，團(tuán)隊(duì)對(duì)氫氣來(lái)源與去向及其相關(guān)變暖影響的綜合評(píng)估，有助于確保全球氫能擴(kuò)展與氣候安全、可持續(xù)能源轉(zhuǎn)型保持一致�！�

研究由Gordon and Betty Moore Foundation、斯坦福大學(xué)Doerr可持續(xù)發(fā)展學(xué)院、斯坦福全球甲烷辦公室及奧本大學(xué)CFWE資助。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09806-1?utm_source=chatgpt.com

（素材來(lái)自：奧本大學(xué)/斯坦福大學(xué) 全球氫能網(wǎng)、新能源網(wǎng)綜合）