氢：未来的能源载体

自二十一世纪初以来，化石时代在能源需求持续增长、石油开采率见顶、CO2排放对环境日益加剧的影响以及工业化世界的经济对化石燃料供应的依赖等方面的局限性已变得十分明显。能源经济必须发生重大转变，从化石能源载体转向可再生能源流。主要挑战在于如何高效地将可再生能源转化为电能，以及电能的储存或合成燃料的生产。氢气是通过电解槽利用电从水中制得的。以分子或原子形式储存氢是一项材料学挑战。已知某些氢化物的储氢密度可与石油媲美；然而，这些氢化物需要复杂的储存系统。该系统的能量密度显著低于化石燃料的能量密度。直接储氢的一个引人关注的替代方案是由氢气和从大气中提取的CO2制得的合成碳氢化合物。它们具有CO2中和性，且储存方式与化石燃料相似。传统内燃机和涡轮机可用于将储存的能量转化为功和热。