هیدروژن یک حامل انرژی با انتشار آلودگی نزدیک به صفر و با کاربردهای بالقوه در تمام بخش‌های انرژی است. باید به این نکته توجه شود که هیدروژن یک حامل انرژی است و یک منبع انرژی نیست. هیدروژن به‌صورت خالص باید با صرف انرژی تولید شود. سپس به‌صورت گازی یا مایع ذخیره شده و انتقال می‌یابد. هیدروژن درنهایت به‌عنوان یک سوخت برای کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. هیدروژن یا به‌طور مستقیم سوزانده می‌شود یا به‌وسیله پیل‌های سوختی به‌طور مستقیم به برق تبدیل می‌شود. با توجه به روش‌های گوناگون تولید، ذخیره، انتقال و استفاده از هیدروژن، این حامل در آینده انرژی با اتصال لایه‌های مختلف زیرساخت در یک سیستم انرژی کم‌کربن نقش محوری ایفا خواهد نمود. استفاده از این انرژی شامل چهار چالش اصلی تولید، انتقال، ذخیره‌سازی و استفاده از هیدروژن است.
هیدروژن از منابع انرژی اولیه و ثانویه مختلف می‌تواند تولید شود. انرژی اولیه مناسب برای تولید هیدروژن شامل منابع تجدیدپذیر انرژی مانند زیست‌توده و سوخت‌های فسیلی مانند گاز طبیعی است. برق به‌عنوان منبع ثانویه انرژی می‌تواند برای تولید هیدروژن از طریق الکترولایزر (شکستن آب به اکسیژن و هیدروژن) استفاده شود. هیدروژن خود حاوی کربن نیست و در صورت سوختن یا استفاده در پیل سوختی، آب یا بخار آب تنها محصول است. با این وجود، با درنظر گرفتن کل انتشار کربن در چرخه عمر هیدروژن شامل انتشار ناشی از منبع اولیه و فرآیند تولید و استفاده از آن، هیدروژن می‌تواند عامل انتشار موثری باشد. بیشتر هیدروژن تولیدی در جهان از اصلاح زغال‌سنگ و گاز طبیعی به‌دست می‌آید. این روش تولید هیدروژن خود منشا انتشار کربن دی اکسید به‌سزایی است. تولید هیدروژن از منابع اولیه کم کربن، هزینه‌بر است. آژانس بین‌المللی انرژی پیش‌بینی کرده است که در اثر کاهش هزینه انرژی‌های تجدیدپذیر و افزایش مقیاس تولید هیدروژن، این هزینه تا سال 2030 تا 30 درصد کاهش خواهد یافت.
ذخیره‌سازی هیدروژن
هیدروژن تولید شده به‌صورت گازی یا با میعان در مخازن مناسب ذخیره می‌شود. برتری اول این روش ذخیره‌سازی نسبت به سایر روش‌ها، طول مدت ذخیره‌سازی انرژی است که می‌تواند بسیار طولانی باشد. برتری دوم، امکان انتقال موثر حامل انرژی است که می‌تواند از طریق سیستم‌های حمل و نقل و یا خط لوله انتقال یابد. تولید، ذخیره‌سازی و انتقال هیدروژن نیاز به تقویت زیرساخت دارد. قیمت هیدروژن برای مصرف‌کنندگان و درنتیجه پذیرش گسترده آن به میزان تولید هیدروژن در روز و تعداد ایستگاه‌های شارژ یا میزان دسترسی به هیدروژن وابستگی دارد. اکنون توسعه زیرساخت هیدروژن بسیار آهسته است. برطرف کردن این امر نیازمند برنامه‌ریزی و اتخاذ راهبرد برای هماهنگی دولت، صنعت و سرمایه‌گذاران است. مقررات موجود در حال حاضر توسعه صنعت هیدروژن پاک را محدود کرده است. دولت و صنعت باید برای توسعه این صنعت با یکدیگر همکاری کنند تا قوانین موجود مانعی بدون منطق بر سر راه این توسعه نباشد.
توسعه اقتصاد هیدروژنی
در حال حاضر بسیاری از تولیدات پالایشی و شیمیایی تا 7.2 اگزا ژول در سال از هیدروژن مبتنی بر سوخت‌های فسیلی استفاده می‌کنند. در حدود 48 درصد از این مقدار از گاز طبیعی و با استفاده از اصلاح بخار متان بدون جذب کربن، 30 درصد طی فرآیند تصفیه نفت، 18 درصد از زغال‌سنگ و 4 درصد هیدروژن از الکترولیز آب به‌دست می‌آید. این تولید هیدروژن باعث انتشار حدود 500 مگاتن کربن دی‌اکسید در سال می‌شود. از آن‌جایی که این صنایع در جهان بیشتر در مناطق صنعتی ساحلی جهان متمرکز شده‌اند، تبدیل این بنادر صنعتی به مراکز اصلی افزایش استفاده از هیدروژن و تشویقشان به تولید هیدروژن پاک می‌تواند در راستای توسعه این انرژی بسیار موثر باشد. هیدروژن تولیدی در این بنادر می‌تواند سوخت کشتی‌ها و کامیون‌های بنادر را تامین کند یا به نقاط صنعتی مجاور ارسال شود.
استفاده از زیرساخت موجود خطوط لوله‌های گاز و نفت نیز با ایجاد زیرساخت انتقال می‌تواند در توسعه هیدروژن پاک بسیار موثر باشد. اگر هیدروژن پاک تنها با 5 درصد از حجم گاز طبیعی کشورها جایگزین شود، تقاضای هیدروژن به‌میزان قابل توجهی افزایش می‌یابد. با توجه به انرژی هیدروژن در واحد جرم که یک برتری نسبی به باتری‌های است، توسعه استفاده از خودروهای هیدروژنی برای بخش حمل و نقل کالا و مسافر (وسایل حمل و نقل سنگین) در رقابتی‌تر شدن این خودروها بسیار موثر خواهد بود. با استفاده از تجربه بازار جهانی گاز طبیعی مایع، راه‌اندازی مسیرهای حمل و نقل تجارت هیدروژن به‌خصوص در سطح بین‌الملل برای تسریع در رشد هیدروژن پاک در سراسر جهان حیاتی است.
