作为新一代清洁能源备受瞩目的氢气是如何制造的呢？现代汽车集团致力于水电解技术的研发，以达到生产清洁氢气的目标。
今年1月，在美国拉斯维加斯举行的2024国际消费类电子产品展览会(CES)上，现代汽车介绍了以"Ease every way"为主题构想的未来发展蓝图。在“为人类进步做贡献(Progress for Humanity)”的蓝图下公开了多项未来技术，其中最具代表的主题之一就是氢气。氢气可以通过水电解来生产，并且在能源生产过程中也没有碳排放。此外，氢气以气态或液态形式存在，便于运输和储存。在全球产业饱受气候危机煎熬的今天，氢能由于种种优点备受关注。
今年现代汽车在CES上公开了氢能发展蓝图的核心——"HTWO Grid"解决方案。发表了从生产到储存、运输、利用等所有阶段最佳的氢气技术。其中，作为清洁氢气生产的水电解技术为环保氢能提供了无限的可能性。现代汽车为了生产更洁净的氢气，正在加快多种水电解技术的开发。
根据碳排放量划分的氢气种类
绿色氢气为何重要？
根据氢气生产过程中使用的原料和碳排放量可将其划分为灰氢、蓝氢、绿氢、棕氢、黄氢等多个种类，其中最具代表性的是灰氢、蓝氢和绿氢。制取过程中产生碳排放的灰氢包括副产氢和改性氢。副产氢虽生产成较低，但作为石化及炼铁工艺中附带产生的氢气，在提高产量方面存在局限性。另外，改性氢是最普遍的制氢方法，但在生产过程中不可避免地会产生碳。
蓝氢弥补了灰氢的局限性。虽然与灰氢的生产方法相同，但利用CCUS(Carbon Capture Utilization Storage)收集、储存、利用生产过程中产生的碳，将碳排放最小化。虽然蓝氢的生产成本高，但它被认为是最大限度地减少碳排放的最现实的方法。
绿氢是指生产过程中不排放二氧化碳等废气的氢气。通过太阳能和风能等可再生能源发电获得电力，并通过水电解方式将电力用于制氢，因此被认为是最环保的能源。但是，要想稳定地生产绿色氢气，必须开发利用剩余能源的水电解技术，有效生产、储存和利用氢气。这就是现代汽车集团致力于开发多种水电解技术的原因。
水电解，
不排放二氧化碳生产清洁氢气的技术
在生产氢气的方法中，水电解生产氢气的方式在使用太阳能、风力发电等再生能源时，由于生产过程中完全不排放二氧化碳，成为清洁氢气生产方式，更具环保价值。
水电解技术的原理与初中教科书中的水的电解实验没有太大区别。向由2个氢原子(H)和1个氧原子(O)组成的水(H₂O)施加电能，水会通过氧化还原反应分解，阳极(+)会产生氧气，阴极(-)会产生氢气。这里位于阳极(氧化极)和阴极(还原极)之间的水电解技术核心材料电解质膜(分离膜)在物理上防止氢和氧的混合，起到水电解反应所需的氢离子(H+)或氢氧化离子(OH-)移动通道的作用。
制造绿色氢气的多种水电解技术
水电解技术根据电解质的种类主要分为4类。最早开始研究的碱性水电解(Alkaline Electrolysis Cell，以下简称AEC)技术是利用碱性电解液电解水的方式。结构简单，适合大容量氢气生产，耐久性高。另外，其特点是使用镍、钴等非贵金属催化剂，价格竞争力高。但是，由于电流密度低，很难实现系统小型化，生产的氢气纯度相对较低。另外，由于反应响应度低，很难与太阳能或风力发电等电力生产变动性高的可再生能源结合使用。
质子交换膜水电解（Proton Exchange Membrane Electrolysis Cell，以下简称PEM水电解）是在酸性环境中电解水的方式。与碱性水电解相比，可以以相对较高的电流密度运行，因此便于大量生产氢气，而且在系统小型化方面也有优势。另外，PEM水电解的反应响应度高，便于应对能源供应变动，适合与可再生能源结合使用。但是由于电极需要贵金属催化剂，伴随着费用高的缺点。
阴离子交换膜水电解（Anion Exchange Membrane Electrolysis Cell，以下简称AEM水电解）是同时具有碱性水电解和PEM水电解优点的新一代水电解技术。它能在低功率下运行，使用非贵金属催化剂降低成本，可获得高纯度的氢气，但目前仍处于研发阶段，技术成熟度较低。
另一方面，固体氧化物水电解(Solid Oxide Electrolysis Cell，以下简称SOEC)技术利用高温水蒸气，能效高，但生成水蒸气需要额外能源，仍存在耐久性、高费用等许多问题需要解决。
现代汽车集团通过水电解技术
提前实现氢能社会愿景
现代汽车集团为了提前实现清洁氢气社会，正致力于研究开发上文介绍的多种水电解技术。其中，现代汽车集团正集中力量开发在可再生能源连接性和系统小型化、维护方面拥有优势的PEM水电解。现代汽车集团利用研发PEM燃料电池积累的经验，将焦点放在提高PEM水电解技术发展速度上。
现代汽车集团的差异化策略在于提高PEM水电解的价格竞争力。目前，PEM水电解的价格是碱性水电解的1.5倍左右，但现代汽车集团计划共享氢燃料电池汽车燃料电池配件及生产基础设施，降低PEM水电解器的生产费用。此外，现代汽车集团还根据水电解技术种类，对卓越的性能要素进行差别化开发。即，计划通过提高碱性及SOEC水电解技术，将各项技术的优点最大化。
目前，现代汽车集团正在先行开发PEM水电解技术，在SOEC先行研究阶段，加快技术增长速度。同时，为了最终实现终极清洁氢气——绿氢的生产，计划在几年内批量生产兆瓦(MW)级PEM水电解器。
另外，现代汽车集团正在开发将食物垃圾、污水污泥、家畜粪便等有机废弃物转换为氢气的W2H(Waste to Hydrogen)方式和以难以再利用的废塑料作为原料生产氢气的P2H(Plastic to Hydrogen)方式，推进资源循环型氢气生产技术发展。
现代汽车集团将在氢气的生产、储存、运输、利用等所有阶段，根据顾客的需求和环境提供最优化的全方位氢能解决方案。这也是现代汽车集团梦想的干净、富饶的氢能社会更加令人期待的原因。
