氫是一種化學元素，元素符號H，在元素周期表中位于第一位。氫通常的單質形態是氫氣，無色無味無臭，是一種極易燃燒的由雙原子分子組成的氣體，氫氣也是已知最輕的氣體。
在地球上和地球大氣中只存在極稀少的游離狀態氫。在地殼里，如果按質量計算，氫只占總質量的1%，而如果按原子百分數計算，則占17%。氫在自然界中分布很廣，水便是氫的“倉庫”——氫在水中的質量分數為11%；泥土中約有1.5%的氫；石油、天然氣、動植物體也含氫。在空氣中，氫氣倒不多，約占總體積的一千萬分之五。在整個宇宙中，按原子百分數來說，氫卻是最多的元素。據研究，在太陽的大氣中，按原子百分數計算，氫占81.75%。在宇宙空間中，氫原子的數目比其他所有元素原子的總和約大100倍。
在簡單的了解了氫的基本概念和分布狀況后，我們再結合現狀氫能源利用的實際狀況來看看氫來自哪里最終又到哪里去，在這個過程中我們去思辨氫能源對碳中和的意義以及其和碳中和的關聯，順便也思辨整個能量轉化的方式。
我們現狀對氫的利用也是在大自然的范疇內的利用。大自然是指狹義的自然界。它是與人類社會相區別的物質世界，此物質世界是以自然的方式存在和變化著的，即自然科學所研究的無機界和有機界。自然界是客觀存在的，它是人類和其它自然界的產物本身賴以生長的基礎。水、空氣、山脈、河流、微生物、植物、動物、地球、宇宙等等，都屬于大自然的范疇。
結合開篇中氫的實際分布狀況和我們現狀可以利用的實際狀況來看現狀能被利用的氫基本是來自于水和石化、煤化工、天然氣等。
我們不去討論水解制氫的方式和工藝，僅從化學方程的角度去思辨。來自于水中的氫原則上就是利用外界的能量輸入和催化使水分解成氫氣和氧氣。由于水的分子式中不存在碳元素，所以這個過程本身是不會有含碳化物（二氧化碳）的排放。但是外界輸入的能量，比如再生能源光風水能、核能（熱+電）、也或是傳統的煤電等，這些能量的來源過程是否脫碳，才是這個路徑氫氣是否脫碳的本質。
眾所眾知，存在石化、煤化、天然氣等中的氫基本大多數是以C-H鍵的方式存在的，當然也有少量比如H-O鍵，或者其他其他鍵合方式存在。在這個制氫氫的方式上為在外界能量的輸入和催化的作用下斷開C-H鍵，重新組合獲得獨立的氫氣。但是伴隨著C-H鍵的斷裂，同樣會有大量的碳化物等污染物的出現，最直接的就是碳化物、氮化物、硫化物等的排放，所以這個過程不僅有分解鍵合需要的能量來源問題還有環境有害物的排放問題。因為這個過程和水解制氫相比不僅有外界能量輸入需求還多了有害氣體的排放，所以我們就定義了這個過程的不環保性。當然隨著CCUS的加入，我們也可以盡可能的降低和減少污染物的排放。
我們再看傳統石化能源（廣義的把煤炭天然氣也含進去吧）的利用方式，一般對石化能源的直接利用就是各種燃燒，作為燃燒必然需要氧氣，故從物質（元素）轉化的角度看最終的產物仍然是他們和氧的結合物，既包含了水（H2O），也包含了碳、氮、硫等氧化物。但這個過程能量輸出的量和僅利用氫氣輸出能量是完全不一樣的。（下面內容會說明氫氣的能量輸出方式）。
從碳排放的角度看，這兩個過程實際上都是有污染物出現的過程，只是為了降低碳排我們人工干預加入了CCUS的手段。從能量利用角度和最終排放來看唯一不同的在：
2.利用化石能源直接燃燒是事后脫碳過程（或無脫碳排放）。比如工業尾氣的處理、現狀從國1到國6的排放要求、甚至未來一段時間出現的零排放要求等等，這些都可歸結為CCUS的手段或技術。
以上的差別僅在于在不同階段進行CCUS的難易程度問題，也僅僅是技術可行性問題，但是兩個過程對于能量利用的方式和結果是完全不同的，這里也值得我們思辨。
我們局限的看，把氫作為能量載體最直接的利用方式當下就是兩種（先不討論補足二氧化碳合成甲醇等等方式），一是直接燃燒產生熱進行熱力學做功、二是電化學產生電和熱再進行做功利用。能量產生原理說明如下：
在分子量級上，氫氣分子和氧氣分子相互碰撞而引起反應，氫氣分子被氧化成水并釋放出熱量。更明確地講，在原子量級上，氫-氫原子鍵和氧-氧原子鍵在秒級以內被破壞，同時形成氫-氧原子鍵。這些原子鍵的破壞和形成是通過分子之間電子的傳輸實現的。生成物水結構的鍵合能低于初始的氫氣和氧氣的鍵合能，這一能量差以熱量釋放出來。這就是氫氣燃燒產生能量的基本原理。當然最終的產物是水。
通過催化劑的方式，將氫氣分離成質子和電子，然后利用電子從高能量的反應物結合鍵轉向低能量的生成物結合鍵來直接從化學反應中產生電能。當結合鍵形成時，將釋放能量。這就是氫氣在燃料電池電化學反應中的基本原理。
基于電解水制氫這個路徑。我們將水通過吸收能量加催化的方式生產了氫氣，然后透過各種努力最終在釋放氫氣內能的同時我們又成功的將氫氣變成了水。我們仔細思考這一過程的能量的轉移和損耗，會有什么感想呢？
首先，我既是氫能源產業的從業者，也是堅定的支持者。
其次，無論基于廣義石化（含煤、天然氣等）還是水，通過能量吸收和催化得到了我們想要的氫氣。這個氫氣也僅僅是是把來自原本儲氫物質（水、石化等）中的物質能量再加上吸收的能量總和中的一部分變成H-H鍵能暫時存儲了起來，最終經過氫氣燃燒或者電化學的方式又都變成了水，使其的能量進行釋放，并對其中的部分能量進行了有效利用。顯而易見氫氣僅僅是一個能量轉移的介質或者載體。
再次，整個能量轉移過程是否脫碳取決于儲氫物質本體是否含碳和外加能量輸入的來源過程是否脫碳，而所有這些是在產生氫氣之前的就要具備的，貌似和氫氣本身沒有多大關系。以物質元素形態轉變的角度來看我們能考慮的只是在那個階段去CCUS而已。制氫過程脫碳或者直接使用原一次能源后脫碳（CCUS）僅僅是技術手段的區別而已。
最后，從碳中和角度來看無疑來自可再生源源的能量輸入基于水解是獲得氫氣的最佳途徑，但這是以低成本使用再生能源本身具有的能量為代價和前提來成全氫氣這個能量載體。
碳中和是國家戰略，基于一次能源的基本面以及自然屬性，我們盡己所能去尋找或制造各種清潔的二次能源或者能源載體，氫氣只是其中一種形式，故我們絕不能把氫能源的利用等價于實現碳中和的戰略目標的唯一途徑，更不要去“神化”氫能源，否則就是一種捧殺！
原文始發于微信公眾號（氫眼所見）：“氫”其一生~從哪里來又到哪里去？
艾邦氫能產業鏈通訊錄，目前有2200人加入，如億華通、清極能源、氫藍時代、雄韜、氫牛、氫璞、愛德曼、氫晨、喜馬拉雅、明天氫能、康明斯、新源動力、巴拉德、現代汽車、神力科技、中船712等等，可以按照標簽篩選，請點擊下方關鍵詞試試
資料下載：
