氢气燃气轮机——氢气一旦生产出来就可以作为发电燃料使用。燃气轮机可以在氢气上运行，使其适用于一系列工业应用，如钢铁厂、炼油厂和石油化工厂。

氢气的故事

氢气作为燃气轮机燃料的商业用途已得到证实，但为了在燃气轮机中正确和安全地使用氢气，必须考虑氢气与天然气之间的差异。除了燃烧特性的变化外，还必须考虑对所有燃气轮机系统以及电厂总平衡的影响。在有一个或多个氢燃料涡轮机的发电厂中，燃料附件、底层循环部件和工厂安全系统需要改变。

由于燃气轮机本身具有燃料灵活性，它们可以被设计成在绿色氢气或类似燃料上运行的新机组，也可以在使用天然气等传统燃料运行多年后进行改造。将燃气轮机转换为使用氢气运行所需的改造程度取决于燃气轮机的初始配置和工厂的整体平衡，以及燃料中所需要的氢气浓度。

制氢

如下图所示，氢气可以从各种原料和化学过程中产生。海藻的光合作用、天然气蒸汽甲烷重整（SMR）、原油的部分氧化、煤气化和水电解只是其中的几个例子。下面的章节将介绍蒸汽甲烷重整和电解作为能源生产的可能氢气生成途径。

蒸汽甲烷转化

今天产生的大部分氢气来自于蒸汽甲烷重整。这些氢气的很大一部分被用于制造用于化肥或石油化工的氨气。在这个过程中，天然气（甲烷）与水和热量反应，通过两个反应产生H2和CO2。

根据这些方程式，每使用一摩尔甲烷就会形成一摩尔CO2和四摩尔H2。利用各部分的分子量，每消耗一公斤甲烷就会产生0.5公斤H2和2.75公斤CO2。(根据GE的报告，就发电所需的数量而言，一台每年运行小时的6B.03燃气轮机将消耗约万公斤的H2（每年）。如果以这种方式生产氢气，SMR每年将产生,公吨的二氧化碳。对于某些燃气轮机平台，下表中列出了按比例生产氢气时的二氧化碳输出率。

尽管通过SMR产生氢气会产生二氧化碳，但一些项目正在研究将其与碳捕集与封存（CCS）相结合来产生氢气。TheH21LeedsCityGate和MagnumVattenfall项目是两个正在考虑使用SMR产生氢气的项目的例子。Leeds项目预计每年将产生24亿立方米的氢气，足以为大约66万人提供热量和电力。正在考虑将一个90%的碳捕获装置作为该系统的一部分，这将每年捕获大约万吨二氧化碳。在荷兰，MagnumVattenfall项目建议将现有的燃气轮机转换为完全依靠氢气运行。拟议的计划是用天然气生产氢气，收集二氧化碳并将其作为副产品存放在地下掩体。传输氢气和在发电厂储存氢气也是未解决的问题。

这些项目的挑战是使用一种必须大规模封存二氧化碳的技术来产生无碳电力。然而，有一些技术可以在不释放二氧化碳的情况下生产H2。

水电解

电解水是一个著名的生产氢气的过程。使水分裂的化学反应如下。

在这个反应中，每使用一摩尔的水，就会产生一摩尔的氢气和二分之一的氧气。利用每种成分的分子量，每克水将产生0.11克的氢和0.89克的氧。(注意总质量如何保持不变。）换句话说，考虑到在电解过程中没有损失，生产1克（1公斤）氢气需要9克（9公斤）水。利用这一知识可以确定支持电力制氢原理所需的水的数量。

下表显示了需要多少水来生产足够的氢气，以便用%的氢气运行各种GE燃气涡轮机（根据他们的报告）。作为比较，一个奥林匹克大小的游泳池需要立方米的水；一个为典型的燃气轮机生产氢气的电解器将在大约小时（刚刚超过10天）内使用相同数量的水。

不仅用氢气/天然气混合物而不是%的氢气来运行燃气轮机，将氢气流量降到最低，而且还减少了生产氢气所需的水量。

电解通常需要使用电力来分解水分子。氢气的较高热值（HHV）除以电解器系统的效率，决定了所需的电量。

氢气的HHV为12,.2kJ/Nm3

（,.6kJ/kg），折算为3.54kWh/Nm3（39.39kWh/kg）。水转化为氢气需要5.45千瓦时/立方米（60.61千瓦时/千克），假设电解器系统的效率为65%，这是商业上可用的技术。提高电解器的性能，以及用氢气和天然气的混合物运行燃气轮机，将减少一些电力需求。

用于制氢的可再生能源

需要大量的无碳电力来支持利用可再生动力（也称为氢气的动力）用电解法生产氢气的想法。好消息是，全球对无碳能源的推动已经导致了可再生能源产量的空前增长，这一点从可再生能源发电的统计数据中可以看出。欧洲由可再生能源，如风能和太阳能生产的电力，已从年的12.6TWh上升到年的TWh以上。

不仅可再生能源的总体（或绝对）发电量在增长，而且与电网总电量相比，可再生能源发电的比例也是如此。下表显示了年至年期间一些欧洲国家的可再生能源的发展情况。值得注意的是，众多可再生能源渗透率增幅最小的国家（如冰岛、挪威和瑞典）在年已经有很高的可再生能源发电率。年，可再生能源装机容量继续增加。根据欧洲风能协会的数据，年增加了6吉瓦的太阳能发电能力，同时还有15.6吉瓦的风力发电能力。在欧洲，既定的风力发电能力现在预计为吉瓦。

利用可再生资源生产氢气的一个关键是拥有多余的电力，超过电力需求的需要。衡量这种能力的一个方法是可再生能源的削减。下表显示了年至年德国、爱尔兰、意大利和英国的风力削减情况；并非所有国家在所有年份都有数据。

鉴于可再生能源的使用迅速增加，有可能利用多余的可再生能源来帮助氢气系统供电。另一方面，在F级或H级燃气轮机中，电解水以提供氢气用于能源生产所需的功率，比削减的可再生能源的功率更大。因此，发展一个能生产大量用于发电的氢气的能源环境将需要更多的可再生能源。