ก๊าซ ไฮโดรเจนผลิตขึ้นด้วยวิธีการทางอุตสาหกรรมหลายวิธี^{[ 1 ]}เกือบทั้งหมดของปริมาณไฮโดรเจนที่มีอยู่ในปัจจุบันของโลกผลิตจากเชื้อเพลิงฟอสซิล^{[ 2 ] [ 3 ]}ไฮโดรเจนส่วนใหญ่เป็นไฮโดรเจนสีเทาที่ผลิตผ่านกระบวนการปฏิรูปมีเทนด้วยไอน้ำในกระบวนการนี้ ไฮโดรเจนถูกผลิตขึ้นจากปฏิกิริยาเคมีระหว่างไอน้ำและมีเทนซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของก๊าซธรรมชาติ การผลิตไฮโดรเจนหนึ่งตันผ่านกระบวนการนี้จะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 6.6–9.3 ตัน^{[ 4 ]}เมื่อ ใช้ การดักจับและกักเก็บคาร์บอนเพื่อกำจัดก๊าซที่ปล่อยออกมาส่วนใหญ่ ผลิตภัณฑ์ที่ได้จะเรียกว่าไฮโดรเจนสีน้ำเงิน^{[ 5 ]}

โดยทั่วไปแล้ว ไฮโดรเจนสีเขียวมักเข้าใจว่าผลิตจากไฟฟ้าหมุนเวียน ผ่าน การแยกน้ำด้วยไฟฟ้า ^{[ 6 ] [ 7 ]}ในบางกรณี นิยามของไฮโดรเจนสีเขียว ยังรวมถึงไฮโดรเจนที่ผลิตจากแหล่งปล่อยมลพิษต่ำอื่นๆ เช่นชีวมวล [ ^{8 ] ปัจจุบัน}การผลิตไฮโดรเจนสีเขียวมีราคาแพงกว่าการผลิตไฮโดรเจนสีเทา และประสิทธิภาพการแปลงพลังงานนั้นต่ำโดยธรรมชาติ ^{[ 9 ] [ 10 ]}วิธีการผลิตไฮโดรเจน อื่นๆ ได้แก่การทำให้ชีวมวล กลายเป็นแก๊ส การของมีเทน การสกัด ไฮโดรเจนธรรมชาติใต้ดิน ^{[ 11 ] [ 12 ]}และการสังเคราะห์ไฮโดรเจนในแหล่งกำเนิด^{[ 13 ] [ 14 ]}

ณ ปี 2023 การผลิตไฮโดรเจนเฉพาะทางมีสัดส่วนน้อยกว่า 1% ที่เป็นไฮโดรเจนคาร์บอนต่ำ เช่น ไฮโดรเจนสีน้ำเงิน ไฮโดรเจนสีเขียว และไฮโดรเจนที่ผลิตจากชีวมวล^{[ 15 ]}

ในปี 2020 มีการผลิตไฮโดรเจนประมาณ 87 ล้านตัน^{[ 16 ]}ทั่วโลกเพื่อการใช้งานต่างๆ เช่นการกลั่นน้ำมันการผลิตแอมโมเนียผ่านกระบวนการ Haberและการผลิตเมทานอลผ่านการลดคาร์บอนมอนอกไซด์ตลาดการผลิตไฮโดรเจนทั่วโลกมีมูลค่าประมาณ 155 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2022 และคาดว่าจะเติบโตในอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีแบบทบต้นที่ 9.3% ตั้งแต่ปี 2023 ถึง 2030 ^{[ 17 ]}

ไฮโดรเจนโมเลกุลถูกค้นพบในหลุมเจาะ Kola Superdeepยังไม่ชัดเจนว่ามีไฮโดรเจนโมเลกุลอยู่ในแหล่งกักเก็บตามธรรมชาติมากน้อยเพียงใด แต่มีบริษัทอย่างน้อยหนึ่งแห่ง^{[ 18 ]}ที่เชี่ยวชาญในการเจาะบ่อเพื่อสกัดไฮโดรเจน ไฮโดรเจนส่วนใหญ่ในธรณีภาคจะจับตัวกับออกซิเจนในน้ำ

การผลิตไฮโดรเจนบริสุทธิ์ต้องใช้ตัวนำไฮโดรเจน เช่น เชื้อเพลิงฟอสซิลหรือน้ำ ตัวนำเชื้อเพลิงฟอสซิลนั้นใช้ทรัพยากรฟอสซิล และในกระบวนการปฏิรูปมีเทนด้วยไอน้ำ (SMR) จะก่อให้เกิดก๊าซเรือนกระจกคาร์บอนไดออกไซด์ อย่างไรก็ตาม ในกระบวนการไพโรไลซิสมีเทน แบบใหม่นั้น ไม่ก่อให้เกิดคาร์บอนไดออกไซด์ กระบวนการเหล่านี้โดยทั่วไปไม่ต้องการพลังงานเพิ่มเติมใดๆ นอกเหนือจากเชื้อเพลิงฟอสซิล

การแยกน้ำซึ่งเป็นตัวนำตัวหลังนี้ ต้องใช้ไฟฟ้าหรือความร้อนที่สร้างขึ้นจากแหล่งพลังงานหลัก บางอย่าง (เชื้อเพลิงฟอสซิล พลังงานนิวเคลียร์หรือพลังงานหมุนเวียน ) ไฮโดรเจนที่ผลิตโดยการอิเล็กโทรไลซิสของน้ำโดยใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์เรียกว่าไฮโดรเจนสีเขียว [ ^{19 ] เมื่อ}ได้มาจากก๊าซธรรมชาติโดยการไพโรไลซิสมีเทนซึ่งไม่มีการปล่อยก๊าซเรือนกระจก จะเรียกว่าไฮโดรเจนสีเทอร์ควอยส์^{[ 20 ]}

เมื่อเชื้อเพลิงฟอสซิลมีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกโดยทั่วไปจะเรียกว่าไฮโดรเจนสีเทาหากสามารถดักจับการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้เกือบทั้งหมด จะเรียกว่าไฮโดรเจนสีน้ำเงิน^{[ 21 ]}ไฮโดรเจนที่ผลิตจากถ่านหินอาจเรียกว่าไฮโดรเจนสีน้ำตาลหรือสีดำ^{[ 22 ]}

ไฮโดรเจนมักถูกเรียกด้วยสีต่างๆ เพื่อบ่งบอกถึงแหล่งกำเนิด (อาจเป็นเพราะสีเทาเป็นสัญลักษณ์ของ "ไฮโดรเจนสกปรก" ^{[ 23 ]} ) ^{[ 24 ] [ 25 ] [ 12 ]}

ไฮโดรเจนถูกผลิตในระดับอุตสาหกรรมจากการปฏิรูปด้วยไอน้ำ (SMR) ซึ่งใช้ก๊าซธรรมชาติ^{[ 34 ]}ปริมาณพลังงานของไฮโดรเจนที่ผลิตได้อยู่ที่ประมาณ 74% ของปริมาณพลังงานของเชื้อเพลิงดั้งเดิม^{[ 35 ]}เนื่องจากพลังงานบางส่วนสูญเสียไปในรูปของความร้อนส่วนเกินระหว่างการผลิต โดยทั่วไป การปฏิรูปด้วยไอน้ำจะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจก และเรียกว่าไฮโดรเจนสีเทา หากดักจับและกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ ไฮโดรเจนที่ผลิตได้จะเรียกว่าไฮโดรเจนสีน้ำเงิน

การปฏิรูปมีเทนด้วยไอน้ำ (SMR) ผลิตไฮโดรเจนจากก๊าซธรรมชาติ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นมีเทน (CH4 ₎และน้ำ เป็นแหล่งไฮโดรเจนอุตสาหกรรมที่ถูกที่สุด โดยเป็นแหล่งไฮโดรเจนเกือบ 50% ของโลก^{[ 36 ]}กระบวนการนี้ประกอบด้วยการให้ความร้อนแก่ก๊าซที่อุณหภูมิ 700–1,100 °C (1,300–2,000 °F) ในสภาวะที่มีไอน้ำเหนือตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกล ปฏิกิริยา ดูดความร้อนที่เกิดขึ้น จะสร้างคาร์บอนมอนอกไซด์และไฮโดรเจนโมเลกุล ( _H2 ) ^{[ 37 ]}

ในปฏิกิริยาการเปลี่ยนก๊าซน้ำคาร์บอนมอนอกไซด์จะทำปฏิกิริยากับไอน้ำเพื่อให้ได้ H2 เพิ่มขึ้น_{ปฏิกิริยา} WGSR ยังต้องการตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งโดยทั่วไปคือเหล็กออกไซด์หรือออกไซด์ อื่นๆ ผลพลอยได้คือ CO2 _[ ^{37 ]}ขึ้นอยู่กับคุณภาพของวัตถุดิบ (ก๊าซธรรมชาติแนฟทา ฯลฯ ⁾ไฮโดรเจนที่ผลิตได้ 1 ตันจะผลิต CO2 ออกมา 9 ถึง 12 ตัน ซึ่งเป็น_ก๊าซเรือนกระจกที่สามารถดักจับได้^{[ 38 ]}

สำหรับกระบวนการนี้ ไอน้ำอุณหภูมิสูง (H₂O ₎ทำปฏิกิริยากับมีเทน (CH₄ ₎ในปฏิกิริยาดูดความร้อนเพื่อให้ได้ ซิ นแก๊ส^{[ 39 ]}

CH ₄ + H ₂ O → CO + 3 H ₂

ในขั้นตอนที่สอง จะมีการสร้างไฮโดรเจนเพิ่มเติมผ่าน ปฏิกิริยาการเปลี่ยนก๊าซน้ำ (water-gas shift reaction) ที่มี อุณหภูมิต่ำกว่าและคายความร้อน โดยดำเนินการที่อุณหภูมิประมาณ 360 °C (680 °F):

CO + _H₂O → _CO₂ + _H₂

โดยหลักการแล้ว อะตอม ออกซิเจน (O) จะถูกดึงออกจากน้ำ (ไอน้ำ) ที่เพิ่มเข้ามาเพื่อออกซิไดซ์ CO ให้กลายเป็น CO₂ กระบวนการ_{ออกซิเดชัน}นี้ยังให้พลังงานเพื่อรักษาปฏิกิริยาไว้ ความร้อนเพิ่มเติมที่จำเป็นในการขับเคลื่อนกระบวนการโดยทั่วไปได้มาจากการเผาไหม้มีเทนบางส่วน

ในเดือนพฤษภาคม 2019 วารสาร Science ได้เผยแพร่ผลการศึกษาของเดนมาร์กซึ่งใช้ความร้อนไฟฟ้ากับตัวเร่งปฏิกิริยาดีบุก วิธีนี้ช่วยลดการใช้ก๊าซธรรมชาติ (และการปล่อย CO2) ลงหนึ่งในสาม ในขณะที่การให้ความร้อนที่ดีขึ้นช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวม SMR ต้องการ H2 4.2 kWh/Nm3 ส่วน eSMR ต้องการ H2 3.6 kWh/Nm3 (ก๊าซธรรมชาติ 2.6 kWh และไฟฟ้า 1.0 kWh) ^{[ 40 ]}

วิธีการผลิตไฮโดรเจนโดยไม่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลเกี่ยวข้องกับกระบวนการแยกน้ำหรือการแยกโมเลกุลของน้ำ (H₂O ₎ออกเป็นออกซิเจนและไฮโดรเจน เมื่อแหล่งพลังงานสำหรับการแยกน้ำเป็นพลังงานหมุนเวียนหรือคาร์บอนต่ำ ไฮโดรเจนที่ผลิตได้บางครั้งเรียกว่าไฮโดรเจนสีเขียวการแปลงสามารถทำได้หลายวิธี แต่ทุกวิธีในปัจจุบันถือว่ามีต้นทุนสูงกว่าวิธีการผลิตที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล

ไฮโดรเจนสามารถผลิตได้ผ่านกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสความดันสูงอิเล็กโทรไลซิสน้ำความดันต่ำ หรือกระบวนการทางเคมีไฟฟ้าที่เกิดขึ้นใหม่อื่นๆ เช่น อิเล็กโทรไลซิสอุณหภูมิสูง หรืออิเล็กโทรไลซิสโดยใช้คาร์บอนช่วย^{[ 41 ]}อย่างไรก็ตาม กระบวนการที่ดีที่สุดในปัจจุบันสำหรับอิเล็กโทรไลซิสน้ำมีประสิทธิภาพทางไฟฟ้าอยู่ที่ 70-80% ^{[ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]}ดังนั้นการผลิตไฮโดรเจน 1 กิโลกรัม (ซึ่งมีพลังงานจำเพาะ 143 MJ/kg หรือประมาณ 40 kWh/kg) จึงต้องใช้ไฟฟ้า 50–55 kWh

ในบางส่วนของโลก การปฏิรูปมีเทนด้วยไอน้ำมีราคาระหว่าง 1–3 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลกรัมโดยเฉลี่ย ไม่รวมต้นทุนการอัดก๊าซไฮโดรเจน ทำให้การผลิตไฮโดรเจนผ่านกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสมีต้นทุนที่แข่งขันได้ในหลายภูมิภาคอยู่แล้ว ดังที่ Nel Hydrogen ^{[ 45 ]}และหน่วยงานอื่นๆ ได้ระบุไว้ รวมถึงบทความของ IEA ^{[ 46 ]}ที่ตรวจสอบเงื่อนไขที่อาจนำไปสู่ความได้เปรียบในการแข่งขันของกระบวนการอิเล็กโทรไลซิส

ส่วนเล็กน้อย (2% ในปี 2019 ^{[ 47 ]} ) ผลิตโดยการอิเล็กโทรไลซิสโดยใช้ไฟฟ้าและน้ำ ซึ่งใช้ไฟฟ้าประมาณ 50 ถึง 55 กิโลวัตต์-ชั่วโมงต่อกิโลกรัมของไฮโดรเจนที่ผลิตได้^{[ 48 ]}

การแยกน้ำด้วยไฟฟ้าเป็นการใช้ไฟฟ้าในการแยกน้ำออกเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจน ณ ปี 2020 การผลิตไฮโดรเจนจากการแยกน้ำด้วยไฟฟ้ามีสัดส่วนน้อยกว่า 0.1% ^{[ 49 ]}การแยกน้ำด้วยไฟฟ้ามีประสิทธิภาพ 70–80% (มีการสูญเสียการแปลง 20–30%) ^{[ 50 ] [ 51 ]}ในขณะที่การปฏิรูปไอน้ำของก๊าซธรรมชาติมีประสิทธิภาพทางความร้อนระหว่าง 70 ถึง 85% ^{[ 52 ]}คาดว่าประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของการแยกน้ำด้วยไฟฟ้าจะสูงถึง 82–86% ^{[ 53 ]}ก่อนปี 2030 พร้อมทั้งรักษาความทนทานไว้ได้เนื่องจากความก้าวหน้าในด้านนี้ยังคงดำเนินไปอย่างรวดเร็ว^{[ 54 ]}

การแยกน้ำด้วยไฟฟ้าสามารถดำเนินการได้ที่อุณหภูมิ 50–80 °C (120–180 °F) ในขณะที่การปฏิรูปมีเทนด้วยไอน้ำต้องใช้อุณหภูมิที่ 700–1,100 °C (1,300–2,000 °F) ^{[ 55 ]}ความแตกต่างระหว่างสองวิธีนี้คือพลังงานหลักที่ใช้ ไม่ว่าจะเป็นไฟฟ้า (สำหรับการแยกน้ำด้วยไฟฟ้า) หรือก๊าซธรรมชาติ (สำหรับการปฏิรูปมีเทนด้วยไอน้ำ) เนื่องจากการใช้น้ำซึ่งเป็นทรัพยากรที่มีอยู่แล้ว การแยกน้ำด้วยไฟฟ้าและวิธีการแยกน้ำที่คล้ายคลึงกันจึงดึงดูดความสนใจของชุมชนวิทยาศาสตร์ ด้วยวัตถุประสงค์ในการลดต้นทุนการผลิตไฮโดรเจน จึงมีการกำหนดเป้าหมายแหล่งพลังงานหมุนเวียนเพื่อให้สามารถทำการแยกน้ำด้วยไฟฟ้าได้^{[ 56 ]}

เซลล์อิเล็กโทรไลติกมีสามประเภทหลักได้แก่เซลล์อิเล็กโทรไลเซอร์ออกไซด์แข็ง (SOECs) เซลล์เมมเบรนอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์ (PEM) และเซลล์อิเล็กโทรไลซิสอัลคาไลน์ (AECs) ^{[ 57 ]}โดยทั่วไปแล้ว อิเล็กโทรไลเซอร์อัลคาไลน์จะมีราคาถูกกว่าในแง่ของการลงทุน (โดยทั่วไปจะใช้ตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกล) แต่มีประสิทธิภาพน้อยกว่า ในทางกลับกัน อิเล็กโทรไลเซอร์ PEM มีราคาแพงกว่า (โดยทั่วไปจะใช้ ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะ กลุ่มแพลทินัมที่ มีราคาแพง ) แต่มีประสิทธิภาพมากกว่าและสามารถทำงานที่ความหนาแน่นกระแส สูงกว่าได้ ดังนั้นจึงอาจมีราคาถูกกว่าหากการผลิตไฮโดรเจนมีปริมาณมากพอ^{[ 58 ]}

SOEC ทำงานที่อุณหภูมิสูง โดยทั่วไปประมาณ 800 °C (1,500 °F) ที่อุณหภูมิสูงเหล่านี้ พลังงานที่ต้องการส่วนใหญ่สามารถจัดหาได้ในรูปของพลังงานความร้อน และด้วยเหตุนี้จึงเรียกว่าการอิเล็กโทรไลซิสที่อุณหภูมิสูง พลังงานความร้อนสามารถจัดหาได้จากแหล่งต่างๆ มากมาย รวมถึงความร้อนเหลือทิ้งจากอุตสาหกรรมโรงไฟฟ้านิวเคลียร์หรือโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ แบบรวมศูนย์ ซึ่งมีศักยภาพที่จะลดต้นทุนโดยรวมของไฮโดรเจนที่ผลิตได้โดยการลดปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับการอิเล็กโทรไลซิส^{[ 59 ] [ 60 ] [ 61 ] [ 62 ]}

โดยทั่วไปเซลล์อิเล็กโทรไลซิส PEM จะทำงานที่อุณหภูมิต่ำกว่า 100 °C (212 °F) ^{[ 59 ]}เซลล์เหล่านี้มีข้อดีคือค่อนข้างเรียบง่ายและสามารถออกแบบให้รับ แรงดัน ไฟฟ้า ขาเข้าที่หลากหลาย ซึ่งทำให้เหมาะสำหรับใช้กับแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่นแผงโซลาร์เซลล์แบบโฟโตโวลตาอิก^{[ 63 ]} AEC ทำงานได้อย่างเหมาะสมที่สุดที่ความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์ (KOH หรือโพแทสเซียมคาร์บอเนต ) สูง และที่อุณหภูมิสูง ซึ่งมักจะอยู่ใกล้ 200 °C (392 °F)

ประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดไฮโดรเจนสมัยใหม่จะวัดจากพลังงานที่ใช้ต่อปริมาตรมาตรฐานของไฮโดรเจน (MJ/m³ ⁾โดยสมมติว่าอุณหภูมิและความดันของ H₂ _เป็น มาตรฐาน ยิ่งพลังงานที่ใช้โดยเครื่องกำเนิดต่ำเท่าใด ประสิทธิภาพก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น เครื่องแยกน้ำด้วยไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพ 100% จะใช้พลังงาน 39.4 กิโลวัตต์-ชั่วโมงต่อกิโลกรัม (142 MJ/kg) ของไฮโดรเจน^{[ 64 ]} หรือ 12,749 จูลต่อลิตร (12.75 MJ/m³ ⁾การแยกน้ำด้วยไฟฟ้าในทางปฏิบัติมักใช้เครื่องแยกน้ำด้วยไฟฟ้าแบบหมุน ซึ่งแรงเหวี่ยงช่วยแยกฟองก๊าซออกจากน้ำ^{[ 65 ]}เครื่องแยกน้ำด้วยไฟฟ้าดังกล่าวที่ความดัน 15 บาร์ อาจใช้พลังงาน 50 กิโลวัตต์-ชั่วโมงต่อกิโลกรัม (180 MJ/kg) และอีก 15 กิโลวัตต์-ชั่วโมง (54 MJ) หากไฮโดรเจนถูกอัดเพื่อใช้ในรถยนต์ไฮโดรเจน^{[ 66 ]}

การอิเล็กโทรไลซิสแบบด่างทั่วไปมีประสิทธิภาพประมาณ 70% ^{[ 67 ]}อย่างไรก็ตาม มีเครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์น้ำด่างขั้นสูงที่มีประสิทธิภาพสูงถึง 82% ^{[ 68 ] [ 69 ]}คาดว่าประสิทธิภาพของ PEM ในระดับอุตสาหกรรมจะเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 86% ก่อนปี 2030 ^{[ 70 ]}

ในปี 2022 วารสาร Nature ได้ตีพิมพ์บทความเกี่ยวกับเซลล์อิเล็กโทรไลซิสแบบป้อนด้วยเส้นเลือดฝอย ซึ่งมีประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงถึง 98% เนื่องจากการปรับปรุงการออกแบบต่างๆ ที่ช่วยลดศักย์ไฟฟ้าเกิน^{[ 71 ]}

ณ ปี 2020 ต้นทุนของไฮโดรเจนโดยกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสอยู่ที่ประมาณ 3–8 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลกรัม^{[ 72 ]}เมื่อพิจารณาการผลิตไฮโดรเจนในระดับอุตสาหกรรม และใช้กระบวนการที่ดีที่สุดในปัจจุบันสำหรับการแยกน้ำด้วยไฟฟ้า (PEM หรือการแยกน้ำด้วยไฟฟ้าแบบอัลคาไลน์) ซึ่งมีประสิทธิภาพทางไฟฟ้าอยู่ที่ 70–82% ^{[ 73 ] [ 74 ] [ 75 ]}การผลิตไฮโดรเจน 1 กิโลกรัม (ซึ่งมีพลังงานจำเพาะ 143 MJ/กิโลกรัม หรือประมาณ 40 kWh/กิโลกรัม) ต้องใช้ไฟฟ้า 50–55 kWh ในราคาไฟฟ้า 0.06 ดอลลาร์สหรัฐต่อ kWh ตามเป้าหมายการผลิตไฮโดรเจนของกระทรวงพลังงานสำหรับปี 2015 ^{[ 76 ]}ต้นทุนของไฮโดรเจนจึงอยู่ที่ 3 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลกรัม

ราคาเป้าหมายของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ สำหรับไฮโดรเจนในปี 2020 คือ 2.30 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลกรัม ซึ่งต้องใช้ต้นทุนไฟฟ้า 0.037 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง ซึ่งสามารถทำได้เนื่องจากการประมูล PPA สำหรับพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์ในหลายภูมิภาคเมื่อเร็วๆ นี้^{[ 77 ]}ในปี 2021 กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ ได้จัดตั้งโครงการ Hydrogen Energy Earthshot (Hydrogen Shot) โดยมีเป้าหมายที่ 1 ดอลลาร์สหรัฐต่อ 1 กิโลกรัมของไฮโดรเจนใน 1 ทศวรรษ หรือ 1 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลกรัมภายในปี 2031 (รู้จักกันในชื่อ "1 1 1") ^{[ 78 ]}ราคาต่ำนี้ถูกเลือกเพื่อให้สามารถแข่งขันกับราคาไฮโดรเจนจากก๊าซธรรมชาติในสหรัฐอเมริกาซึ่งอยู่ที่ประมาณ 1.50 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลกรัม เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว ต้นทุนพื้นฐานของไฮโดรเจนจากการแยกด้วยไฟฟ้าในปี 2020 อยู่ที่ประมาณ 5 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลกรัม ซึ่งต้องลดต้นทุนลง 80% เพื่อให้บรรลุเป้าหมายของ Hydrogen Shot ^{[ 79 ] [ 80 ]}

รายงานจาก IRENA.ORG เป็นรายงานข้อเท็จจริงที่ครอบคลุมเกี่ยวกับการผลิตไฮโดรเจนในระดับอุตสาหกรรมในปัจจุบัน ซึ่งใช้พลังงานประมาณ 53 ถึง 70 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อกิโลกรัม และสามารถลดลงเหลือประมาณ 45 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อกิโลกรัมไฮโดรเจนได้₂[ ^{81 ] พลังงานเทอร์โมไดนามิกที่จำเป็นสำหรับไฮโดรเจนโดยอิเล็กโทรไลซิ ส}มีค่าเท่ากับ 33 kWh/kg ซึ่งสูงกว่าการปฏิรูปไอน้ำด้วยการดักจับคาร์บอนและสูงกว่าการไพโรไลซิสของมีเทน ข้อดีอย่างหนึ่งของอิเล็กโทรไลซิสเมื่อเทียบกับไฮโดรเจนจากการปฏิรูปไอน้ำมีเทน (SMR) คือไฮโดรเจนสามารถผลิตได้ในสถานที่ ซึ่งหมายความว่าไม่ต้องผ่านกระบวนการขนส่งที่สิ้นเปลืองโดยรถบรรทุกหรือท่อส่ง

นอกจากการลดแรงดันไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับการอิเล็กโทรไลซิสโดยการเพิ่มอุณหภูมิของเซลล์อิเล็กโทรไลซิสแล้ว ยังสามารถใช้ไฟฟ้าเคมีในการบริโภคออกซิเจนที่ผลิตในอิเล็กโทรไลเซอร์ได้โดยการเติมเชื้อเพลิง (เช่น คาร์บอน/ถ่านหิน^{[ 82 ] เมทานอล [ 83 ] [ 84 ] เอทานอล [ 85 ] กรดฟอร์มิก [ 86 ] กลีเซอรอล [ 86 ] เป็นต้น} )เข้าไป^{ในด้านออกซิเจนของเครื่องปฏิกรณ์}ซึ่งจะ^{ช่วยลดพลังงาน}ไฟฟ้าที่^{ต้องการและมี}ศักยภาพที่^จะลดต้นทุนของไฮโดรเจนให้น้อยกว่า 40-60% ด้วยพลังงานที่เหลือที่ได้รับในลักษณะนี้^{[ 87 ]}

การแยกน้ำด้วยไฟฟ้าโดยใช้คาร์บอน/ไฮโดรคาร์บอน (CAWE) มีศักยภาพที่จะนำเสนอวิธีการใช้พลังงานเคมีที่ใช้พลังงานน้อยกว่าและสะอาดกว่าในแหล่งคาร์บอนต่างๆ เช่น ถ่านหินคุณภาพต่ำและกำมะถันสูง ชีวมวล แอลกอฮอล์ และมีเทน (ก๊าซธรรมชาติ) โดยที่ CO2 บริสุทธิ์ที่ผลิตได้สามารถกักเก็บได้ง่ายโดยไม่จำเป็นต้องแยก^{[ 88 ]}

ชีวมวลจะถูกแปลงเป็นก๊าซสังเคราะห์โดยการทำให้เป็นก๊าซ และก๊าซสังเคราะห์จะถูกแปลงต่อไปเป็นไฮโดรเจนโดยปฏิกิริยาเปลี่ยนก๊าซน้ำ (WGSR) ^{[ 89 ]}

การผลิตคลอรีนและโซดาไฟ ในระดับอุตสาหกรรม โดยกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสทำให้เกิดไฮโดรเจนจำนวนมากเป็นผลพลอยได้ ในท่าเรือแอนต์เวิร์ป โรงไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิงสาธิตขนาด 1 เมกะวัตต์ใช้พลังงานจากผลพลอยได้ดังกล่าว หน่วยนี้เริ่มดำเนินการตั้งแต่ปลายปี 2011 ^{[ 90 ]}ไฮโดรเจนส่วนเกินมักได้รับการจัดการด้วยการวิเคราะห์ การบีบอัดไฮโดรเจน

ก๊าซที่เกิดจากเตาโค้กในการผลิตเหล็กมีลักษณะคล้ายกับซินแก๊สที่มีไฮโดรเจน 60% โดยปริมาตร^{[ 91 ]}สามารถสกัดไฮโดรเจนจากก๊าซเตาโค้กได้อย่างประหยัด^{[ 92 ]}

เมื่อเตาหลอมเหล็ก ที่มีอยู่ได้ รับการดัดแปลงให้ใช้ชีวมวลเป็นเชื้อเพลิง การผลิตทั้งเหล็กสีเขียวและไฮโดรเจน/ยูเรียสีเขียวก็เป็นไปได้^{[ 93 ]}

การผลิตไฮโดรเจนจากก๊าซธรรมชาติ ไฮโดรคาร์บอนที่หนักกว่า และวัตถุดิบคาร์บอนอื่นๆ สามารถทำได้โดยการออกซิเดชันบางส่วน^{[ 94 ]}ส่วนผสมของเชื้อเพลิง-อากาศหรือเชื้อเพลิง-ออกซิเจนจะถูกเผาไหม้ บางส่วน ส่งผลให้ได้ซินแก๊สที่มีไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์สูง จากนั้นจะได้ไฮโดรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้นจากคาร์บอนมอนอกไซด์ (และน้ำ) ผ่านปฏิกิริยาการเปลี่ยนก๊าซน้ำ^{[ 37 ]}สามารถป้อนคาร์บอนไดออกไซด์ร่วมด้วยเพื่อลดอัตราส่วนของไฮโดรเจนต่อคาร์บอนมอนอกไซด์

ปฏิกิริยาออกซิเดชันบางส่วนเกิดขึ้นเมื่อ ส่วนผสมเชื้อเพลิง-อากาศหรือเชื้อเพลิง-ออกซิเจน ที่มีอัตราส่วนต่ำกว่าสัดส่วนที่เหมาะสมถูกเผาไหม้เพียงบางส่วนในเครื่องปฏิกรณ์รีฟอร์มเมอร์หรือเครื่องปฏิกรณ์ออกซิเดชันบางส่วน มีการแบ่งแยกความแตกต่างระหว่าง ออกซิเดชันบางส่วนด้วย ความร้อน (TPOX) และ ออกซิเดชันบางส่วนด้วย ตัวเร่งปฏิกิริยา (CPOX) ปฏิกิริยาเคมีมีรูปแบบทั่วไปดังนี้:

2 C _n H _m + n O ₂ → 2 n CO + m H ₂

ตัวอย่างในอุดมคติสำหรับน้ำมันเชื้อเพลิงและถ่านหิน โดยสมมติว่ามีองค์ประกอบเป็น C ₁₂ H ₂₄และ C ₂₄ H ₁₂ตามลำดับ มีดังนี้:

ค₁₂ชม. ₂₄ + 6 O ₂ → 12 CO + 12 ชม. ₂

ค₂₄ชม. ₁₂ + 12 O ₂ → 24 CO + 6 ชม. ₂

กระบวนการKværnerหรือ กระบวนการ คาร์บอนแบล็กและไฮโดรเจนของ Kvaerner (CB&H) ^{[ 95 ]}เป็น วิธีการไพโร ไลซิสพลาสมา ซึ่งพัฒนาขึ้นในช่วงทศวรรษ 1980 โดย บริษัท สัญชาตินอร์เวย์ชื่อเดียวกัน เพื่อผลิตไฮโดรเจนและคาร์บอนแบล็กจากไฮโดรคาร์บอนเหลว (C _n H _m ) พลังงานที่มีอยู่ในวัตถุดิบประมาณ 48% อยู่ในไฮโดรเจน 40% อยู่ในถ่านกัมมันต์และ 10% อยู่ในไอน้ำร้อนยวดยิ่ง [ ^{96 ] ไม่มี}การผลิต CO _{2 ในกระบวนการนี้}

มีการนำเสนอรูปแบบหนึ่งของกระบวนการนี้ในปี 2552 โดยใช้ เทคโนโลยี การกำจัดของเสียด้วยพลาสมาอาร์คเพื่อผลิตไฮโดรเจน ความร้อน และคาร์บอนจากมีเทนและก๊าซธรรมชาติในตัวแปลงพลาสมา^{[ 97 ]}

ในการผลิตไฮโดรเจนจากถ่านหิน จะใช้กระบวนการ แปรสภาพถ่านหินเป็นก๊าซ กระบวนการแปรสภาพถ่านหินเป็นก๊าซใช้ไอน้ำและออกซิเจนในการทำลายพันธะโมเลกุลในถ่านหินและก่อให้เกิดส่วนผสมของก๊าซไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์^{[ 56 ]}คาร์บอนไดออกไซด์และสารมลพิษอาจถูกกำจัดออกจากก๊าซที่ได้จากการแปรสภาพถ่านหินเป็นก๊าซได้ง่ายกว่าการเผาไหม้ถ่านหิน^{[ 98 ] [ 99 ]} อีกวิธีหนึ่งสำหรับการแปลงสภาพคือ การทำให้ถ่านหินกลายเป็นคาร์บอนที่ อุณหภูมิต่ำและอุณหภูมิสูง^{[ 100 ]}

ก๊าซจาก เตาถ่านโค้กที่ได้จากการไพโรไลซิส (การให้ความร้อนโดยปราศจากออกซิเจน) ของถ่านหินมีไฮโดรเจนประมาณ 60% ส่วนที่เหลือเป็นมีเทน คาร์บอนมอนอกไซด์ คาร์บอนไดออกไซด์ แอมโมเนีย ไนโตรเจนโมเลกุล และไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H₂S ₎สามารถแยกไฮโดรเจนออกจากสิ่งเจือปนอื่นๆ ได้โดยกระบวนการ ดูดซับแบบสลับความดันบริษัทเหล็กของญี่ปุ่นได้ดำเนินการผลิตไฮโดรเจนด้วยวิธีนี้

ปิโตรเลียมโค้กยังสามารถแปลงเป็นซินแก๊ส ที่อุดมด้วยไฮโดรเจนได้ ผ่านกระบวนการแก๊สซิฟิเคชันของถ่านหิน ซินแก๊สที่ผลิตได้นั้นประกอบด้วยไฮโดรเจน คาร์บอนมอนอกไซด์ และ H2S เป็นหลัก_จากกำมะถันในโค้กที่ป้อนเข้า กระบวนการแก๊สซิฟิเคชันเป็นทางเลือกในการผลิตไฮโดรเจนจากแหล่งคาร์บอนเกือบทุกชนิด^{[ 101 ]}

รังสีนิวเคลียร์สามารถทำลายพันธะของน้ำได้ผ่านกระบวนการเรดิโอไลซิส [ ^{102 ] [ 103 ] ใน}เหมืองทองคำMponeng ประเทศแอฟริกาใต้นักวิจัยพบแบคทีเรียในเขตที่มีรังสีสูงตามธรรมชาติ ชุมชนแบคทีเรียซึ่งส่วนใหญ่เป็นสายพันธุ์ ใหม่ ของDesulfotomaculumกินไฮโดรเจนที่เกิดจากการเรดิโอไลซิส เป็นหลัก ^{[ 104 ]}

น้ำจะแตกตัวโดยธรรมชาติที่อุณหภูมิประมาณ 2500 °C แต่การสลายตัวด้วยความร้อน นี้ เกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงเกินไปสำหรับท่อและอุปกรณ์กระบวนการทั่วไป ส่งผลให้ศักยภาพในการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ค่อนข้างต่ำ^{[ 105 ]}

การไพโรไลซิสสามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ ตามอุณหภูมิการไพโรไลซิส ได้แก่ การไพโรไลซิสช้าที่อุณหภูมิต่ำ การไพโรไลซิสเร็วที่อุณหภูมิปานกลาง และการไพโรไลซิสแบบแฟลชที่อุณหภูมิสูง^{[ 106 ]}แหล่งพลังงานหลักคือพลังงานแสงอาทิตย์ โดยอาศัยจุลินทรีย์สังเคราะห์แสงในการย่อยสลายน้ำหรือชีวมวลเพื่อผลิตไฮโดรเจน อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้ให้ผลผลิตไฮโดรเจนค่อนข้างต่ำและมีต้นทุนการดำเนินงานสูง จึงไม่ใช่วิธีที่เหมาะสมสำหรับอุตสาหกรรม

เครื่องปฏิกรณ์ระบายความร้อนด้วยแก๊สอุณหภูมิสูง (HTGR)เป็นหนึ่งในเทคนิคนิวเคลียร์ที่ปราศจาก CO2 ที่มีแนวโน้มดีที่สุดในการผลิตไฮโดรเจนโดยการแยกน้ำในปริมาณมาก ในวิธีนี้_{วงจร เทอร์โมเคมี} ไอโอดีน-ซัลเฟอร์ (IS)สำหรับการแยกน้ำและการแยกน้ำด้วยไฟฟ้าด้วยไอน้ำอุณหภูมิสูง (HTSE) ได้รับเลือกให้เป็นกระบวนการหลักสำหรับการผลิตไฮโดรเจนนิวเคลียร์ วงจร SI ประกอบด้วยปฏิกิริยาเคมีสามปฏิกิริยา: ^{[ 107 ]}

ปฏิกิริยาบุ นเซน: _I₂ + _SO₂ + _2H₂O → _H₂SO₄ + _2HI

การสลายตัวของ HI: 2HI→H ₂ +I ₂

การสลายตัว ของกรดซัลฟิวริก: _H₂SO₄ → _SO₂ + ₁ / _2O₂ + _H₂O

อัตราการผลิตไฮโดรเจนของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบเทอร์โมไดนามิกส์ (HTGR) ที่ใช้รอบการทำงานแบบ IS อยู่ที่ประมาณ 0.68 กิโลกรัมต่อวินาที และต้นทุนการลงทุนในการสร้างโรงไฟฟ้าหนึ่งหน่วยอยู่ที่ 100 ล้านดอลลาร์สหรัฐ

วัฏจักรเทอร์โมเคมีรวมแหล่งความร้อน ( เทอร์โม ) เข้ากับปฏิกิริยาเคมี เพื่อแยกน้ำออกเป็น ส่วนประกอบ ของไฮโดรเจนและ ออกซิเจน^{[ 108 ]}คำว่าวัฏจักรถูกใช้เนื่องจากนอกจากน้ำ ไฮโดรเจน และออกซิเจนแล้ว สารประกอบทางเคมีที่ใช้ในกระบวนการเหล่านี้ยังถูกนำกลับมาใช้ใหม่อย่างต่อเนื่อง หากใช้ไฟฟ้าเป็นปัจจัยนำเข้าบางส่วน วัฏจักรเทอร์โมเคมีที่ได้จะถูกกำหนดเป็นวัฏจักรไฮบริด

วัฏจักรซัลเฟอร์-ไอโอดีน (วัฏจักร SI) เป็นกระบวนการวัฏจักรเทอร์โมเคมีที่สร้างไฮโดรเจนจากน้ำด้วยประสิทธิภาพประมาณ 50% ซัลเฟอร์และไอโอดีนที่ใช้ในกระบวนการจะถูกกู้คืนและนำกลับมาใช้ใหม่ ไม่ได้ถูกใช้ไปในกระบวนการ วัฏจักรนี้สามารถดำเนินการได้ด้วยแหล่งความร้อนสูงมาก ประมาณ 950 °C เช่น ระบบ พลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมศูนย์ (CSP) และถือว่าเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการผลิตไฮโดรเจนโดยเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์อุณหภูมิสูง [ ^{109 ]}และกำลังได้รับการศึกษาใน^{เครื่อง}ปฏิกรณ์ทดสอบทางวิศวกรรมอุณหภูมิสูงในญี่ปุ่น^{[ 110 ] [ 111 ] [ 112 ] [ 113 ]}มีวงจรไฮบริดอื่นๆ ที่ใช้ทั้งอุณหภูมิสูงและไฟฟ้าบางส่วน เช่นวงจรทองแดง-คลอรีนซึ่งจัดเป็นวงจรเทอร์โมเคมี ไฮบริด เนื่องจากใช้ ปฏิกิริยา เคมีไฟฟ้าในขั้นตอนหนึ่งของปฏิกิริยา ทำงานที่อุณหภูมิ 530 °C และมีประสิทธิภาพ 43 เปอร์เซ็นต์^{[ 114 ]}

เฟอร์โรซิลิคอนถูกใช้โดยกองทัพเพื่อผลิตไฮโดรเจนอย่างรวดเร็วสำหรับลูกโป่งปฏิกิริยาเคมีใช้โซเดียมไฮดรอกไซด์เฟอร์โรซิลิคอนและน้ำ เครื่องกำเนิดมีขนาดเล็กพอที่จะใส่ในรถบรรทุกได้ และต้องการพลังงานไฟฟ้าเพียงเล็กน้อย วัสดุมีความเสถียรและไม่ติดไฟ และจะไม่สร้างไฮโดรเจนจนกว่าจะผสมกัน^{[ 115 ]}วิธีนี้ถูกนำมาใช้ตั้งแต่สงครามโลกครั้งที่ 1 ภาชนะรับแรงดันเหล็กหนักถูกเติมด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์และเฟอร์โรซิลิคอน ปิดสนิท และเติมน้ำในปริมาณที่ควบคุมได้ การละลายของไฮดรอกไซด์ทำให้ส่วนผสมร้อนขึ้นถึงประมาณ 93 °C และเริ่มปฏิกิริยาทำให้เกิดโซเดียมซิลิเก ต ไฮโดรเจน และไอน้ำ ^{[ 116 ]}กระบวนการนี้เรียกว่ากระบวนการซิลิคอล และปฏิกิริยาโดยรวมของกระบวนการคือ: ^{[หมายเหตุ 1 ]}

2NaOH + Si + H ₂ O → นา₂ SiO ₃ + 2H ₂

วิธีการผลิตนี้ประหยัดต้นทุนในการผลิตไฮโดรเจนคุณภาพเซลล์เชื้อเพลิง เนื่องจากสามารถใช้เฟอร์โรซิลิคอนคุณภาพต่ำเพื่อให้ได้โซเดียมซิลิเกตคุณภาพสูงซึ่งมีราคาดี^{[ 117 ]}

ไฮโดรเจนชีวภาพสามารถผลิตได้ในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพสาหร่าย[ ^{118 ] ใน}ช่วงปลายทศวรรษ 1990 มีการค้นพบว่าหากสาหร่ายขาดกำมะถันมันจะเปลี่ยนจากการผลิตออกซิเจนกล่าวคือการสังเคราะห์แสง ตามปกติ ไปเป็นการผลิตไฮโดรเจน ดูเหมือนว่าการผลิตในปัจจุบันจะเป็นไปได้ในเชิงเศรษฐกิจโดยการก้าวข้ามอุปสรรคประสิทธิภาพพลังงาน 7–10 เปอร์เซ็นต์ (การแปลงแสงแดดเป็นไฮโดรเจน) ^{[ 119 ]}ด้วยอัตราการผลิตไฮโดรเจน 10–12 มิลลิลิตรต่อลิตรของวัฒนธรรมต่อชั่วโมง^{[ 120 ]}

การแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฮโดรเจนโดยกระบวนการแยกน้ำเป็นหนึ่งในวิธีที่น่าสนใจที่สุดในการสร้าง ระบบ พลังงานสะอาดและหมุนเวียนได้อย่างไรก็ตาม หากกระบวนการนี้ได้รับการสนับสนุนจากโฟโตคะตาลิสต์ที่แขวนลอยอยู่ในน้ำโดยตรง แทนที่จะใช้ระบบโฟโตโวลตาอิกและระบบอิเล็กโทรไลต์ ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นในขั้นตอนเดียว ซึ่งสามารถทำให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น^{[ 121 ] [ 122 ] [ 123 ]}อย่างไรก็ตาม ระบบปัจจุบันมีประสิทธิภาพต่ำสำหรับการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์^{[ 124 ] [ 125 ]}

โดยหลักการแล้ว ชีวมวลและของเสียสามารถแปลงเป็นไบโอไฮโดรเจน ได้ ด้วยการแปรสภาพชีวมวลเป็นแก๊สการปฏิรูปด้วยไอน้ำ หรือการแปลงทางชีวภาพ เช่น การอิเล็กโทรไลซิสโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาชีวภาพ^{[ 87 ]}หรือการผลิตไฮโดรเจนโดยการหมัก^{[ 126 ]}

ในบรรดาวิธีการผลิตไฮโดรเจน เส้นทางชีวภาพนั้นมีศักยภาพในการใช้พลังงานน้อยกว่า นอกจากนี้ ของเสียและวัสดุมูลค่าต่ำหลากหลายชนิด เช่น ชีวมวลทางการเกษตร ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียน สามารถนำมาใช้ผลิตไฮโดรเจนผ่านกระบวนการทางชีวเคมีหรือเทอร์โมเคมีได้^{[ 89 ]}อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบัน ไฮโดรเจนส่วนใหญ่ผลิตจากเชื้อเพลิงฟอสซิล โดยเฉพาะก๊าซธรรมชาติ ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานที่ไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ไฮโดรเจนไม่เพียงแต่เป็นเชื้อเพลิงที่สะอาดที่สุดเท่านั้น แต่ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมหลายประเภท โดยเฉพาะอุตสาหกรรมปุ๋ย ปิโตรเคมี และอาหาร^{[ 127 ]}

เส้นทางชีวเคมีสู่การผลิตไฮโดรเจนแบ่งออกเป็นกระบวนการหมักแบบมืดและแบบใช้แสง ในการหมักแบบมืดคาร์โบไฮเดรตจะถูกเปลี่ยนเป็นไฮโดรเจนโดยจุลินทรีย์ที่ทำการหมัก ซึ่งรวมถึงแบคทีเรียที่ไม่ใช้ออกซิเจนอย่างเคร่งครัดและแบคทีเรียที่ไม่ใช้ออกซิเจนแบบไม่เคร่งครัด สามารถผลิตไฮโดรเจนได้สูงสุดตามทฤษฎีที่ 4 โมล H₂ ต่อ_โมลกลูโคส น้ำตาลจะถูกเปลี่ยนเป็นกรดไขมันระเหยง่าย (VFAs) และแอลกอฮอล์เป็นผลพลอยได้ในระหว่างกระบวนการนี้ แบคทีเรียที่ทำการหมักแบบใช้แสงสามารถสร้างไฮโดรเจนจาก VFAs ได้ ดังนั้น เมตาบอไลต์ที่เกิดขึ้นในการหมักแบบมืดจึงสามารถใช้เป็นวัตถุดิบในการหมักแบบใช้แสงเพื่อเพิ่มผลผลิตไฮโดรเจนโดยรวม^{[ 127 ]}

กระบวนการ เร่งปฏิกิริยาด้วย เอนไซม์จะเปลี่ยนน้ำตาลไซโลส ทั่วไปให้เป็นไฮโดรเจนด้วย ผลผลิตทางทฤษฎีเกือบ 100% กระบวนการนี้ใช้เอนไซม์ 13 ชนิด รวมถึงโพลีฟอสเฟตไซลูโลคิเนส (XK) ที่เป็นนวัตกรรมใหม่ ^{[ 128 ]}

การผลิตไฮโดรเจนโดยการหมัก จะเปลี่ยนสารตั้งต้นอินทรีย์ให้เป็นไฮโดรเจน แบคทีเรียหลากหลายชนิดช่วยส่งเสริมการเปลี่ยนแปลงนี้การหมักด้วยแสงแตกต่างจากการหมักในที่มืดเพราะจะเกิดขึ้นได้เฉพาะเมื่อมีแสงเท่านั้น ตัวอย่างเช่น การหมักด้วยแสงโดยใช้Rhodobacter sphaeroides SH2C สามารถนำมาใช้ในการเปลี่ยนกรดไขมันบางชนิดให้เป็นไฮโดรเจนได้^{[ 129 ]}

การผลิตไฮโดรเจนโดยการหมักสามารถทำได้โดยใช้ไบโอโฟโตไลซิสโดยตรงโดยสาหร่ายสีเขียว ไบโอโฟโตไลซิสทางอ้อมโดยไซยาโนแบคทีเรีย การหมักด้วยแสงโดยแบคทีเรียสังเคราะห์แสงแบบไม่ใช้ออกซิเจน และการหมักแบบมืดโดยแบคทีเรียหมักแบบไม่ใช้ออกซิเจน ตัวอย่างเช่น มีรายงานการศึกษาเกี่ยวกับการผลิตไฮโดรเจนโดยใช้H. salinariumซึ่งเป็นแบคทีเรียสังเคราะห์แสงแบบไม่ใช้ออกซิเจน ร่วมกับตัวให้ไฮโดรจีเนส เช่นE. coliในเอกสาร^{[ 130 ]} Enterobacter aerogenesเป็นผู้ผลิตไฮโดรเจนอีกชนิดหนึ่ง^{[ 131 ]}

เส้นทางเอนไซม์ที่หลากหลายได้รับการออกแบบเพื่อสร้างไฮโดรเจนจากน้ำตาล^{[ 132 ]}

นอกจากการหมักแบบมืดแล้ว การ ผลิตไฮโดรเจนด้วยไฟฟ้า (การแยกด้วยไฟฟ้าโดยใช้จุลินทรีย์) ก็เป็นอีกความเป็นไปได้หนึ่ง การใช้เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์น้ำเสียหรือพืชสามารถนำมาใช้ผลิตพลังงานได้ การแยกด้วยไฟฟ้าโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาชีวภาพไม่ควรสับสนกับ การผลิตไฮโดรเจนทางชีวภาพ เนื่องจากอย่างหลังใช้เพียงสาหร่าย และในกรณีหลัง สาหร่ายจะสร้างไฮโดรเจนขึ้นมาทันที ในขณะที่การแยกด้วยไฟฟ้าโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาชีวภาพนั้น ไฮโดรเจนจะเกิดขึ้นหลังจากผ่านเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ และสามารถใช้ พืชน้ำหลากหลายชนิด ^{[ 133 ] [ 134 ]} ได้ ซึ่งรวมถึง หญ้าหวานหญ้ากก ข้าว มะเขือเทศ ลูปิน และสาหร่าย^{[ 135 ]}

ผง โลหะผสมอะลูมิเนียมทำปฏิกิริยากับน้ำเพื่อผลิตก๊าซไฮโดรเจนเมื่อสัมผัสกับน้ำ มีรายงานว่าสามารถสร้างไฮโดรเจนได้ 100 เปอร์เซ็นต์ของผลผลิตตามทฤษฎี^{[ 136 ] [ 137 ]}กระบวนการนี้ไม่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจ

ไฮโดรเจนยังมีอยู่ตามธรรมชาติใต้ดินไฮโดรเจนธรรมชาติ นี้ เรียกอีกอย่างว่าไฮโดรเจนขาวหรือไฮโดรเจนทอง สามารถสกัดได้จากบ่อในลักษณะเดียวกับเชื้อเพลิงฟอสซิล เช่น น้ำมันและก๊าซธรรมชาติ^{[ 138 ] [ 139 ] [ 12 ]}

ไฮโดรเจนสีขาวสามารถพบได้หรือผลิตได้ในระบบรอยแยกกลางทวีปในปริมาณมากสำหรับเศรษฐกิจไฮโดรเจน หมุนเวียน สามารถสูบน้ำลงไปยังหินที่มีเหล็กสูงและร้อนเพื่อสกัดไฮโดรเจน^{[ 140 ]}

การไพโรไลซิสของมีเทน (ก๊าซธรรมชาติ) ด้วยกระบวนการขั้นตอนเดียว^{[ 141 ]}โดยการเป่ามีเทนผ่านตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะหลอมเหลว เป็นแนวทาง "ไม่ก่อให้เกิดก๊าซเรือนกระจก" ในการผลิตไฮโดรเจน ซึ่งได้รับการสาธิตในสภาพห้องปฏิบัติการในปี 2017 และกำลังทดสอบในระดับที่ใหญ่ขึ้น^{[ 142 ] [ 143 ]}กระบวนการนี้ดำเนินการที่อุณหภูมิสูง (1065 °C) ^{[ 144 ] [ 145 ] [ 146 ] [ 147 ]}การผลิตไฮโดรเจน 1 กิโลกรัม ต้องใช้ไฟฟ้าประมาณ 18 kWh สำหรับความร้อนในกระบวนการ^{[ 148 ]}การไพโรไลซิสของมีเทนสามารถแสดงได้ด้วยสมการปฏิกิริยาต่อไปนี้^{[ 149 ]}

ซีเอช₄(g) → C(s) + 2 H₂(g) ΔH° = 74.8 kJ/mol

คาร์บอนแข็งคุณภาพระดับอุตสาหกรรมอาจถูกจำหน่ายเป็นวัตถุดิบในการผลิต ผสมในแอสฟัลต์ หรือนำไปฝังกลบ

เทคโนโลยีการไพโรไลซิสมีเทนยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนาในหลายบริษัท ณ ปี 2023 พวกเขายังมีอุปสรรคที่ต้องเอาชนะก่อนที่จะนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์^{[ 150 ]}

การผลิตไฮโดรเจนโดยการหมักคือ การเปลี่ยนสาร ตั้งต้นอินทรีย์ให้เป็นไบโอไฮโดรเจนโดยกลุ่มแบคทีเรีย ที่หลากหลาย โดยใช้ระบบเอนไซม์ หลายชนิดซึ่งเกี่ยวข้องกับสามขั้นตอนคล้ายกับ การเปลี่ยนแบบไม่ใช้ออกซิเจนปฏิกิริยาการหมักในที่มืดไม่ต้องการพลังงานแสง ดังนั้นจึงสามารถผลิตไฮโดรเจนจากสารประกอบอินทรีย์ได้อย่างต่อเนื่องตลอดทั้งวันและคืนการหมักด้วย แสง แตกต่างจากการหมักในที่มืดเพราะจะเกิดขึ้นได้เฉพาะเมื่อมีแสงเท่านั้นอิเล็กโทรไฮโดรเจเนซิสใช้ในเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์เพื่อผลิตไฮโดรเจนจากสารอินทรีย์^{[ 151 ]}

ไฮโดรเจนชีวภาพสามารถผลิตได้ในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพสาหร่าย ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 มีการค้นพบว่าหากสาหร่ายขาดกำมะถันมันจะเปลี่ยนจากการผลิตออกซิเจนกล่าวคือการสังเคราะห์แสง ตามปกติ ไปเป็นการผลิตไฮโดรเจน^{[ 152 ]} ไฮโดรเจนชีวภาพยังสามารถผลิตได้โดยใช้วัตถุดิบอื่นที่ไม่ใช่สาหร่าย โดยวัตถุดิบที่พบมากที่สุดคือของเสีย กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับแบคทีเรียที่กินไฮโดรคาร์บอนและขับถ่ายไฮโดรเจนและ CO ₂ ออก มา^{[ 153 ]}

นอกจากการอิเล็กโทรไลซิสแบบปกติแล้ว การอิเล็กโทรไลซิสโดยใช้จุลินทรีย์ก็เป็นอีกความเป็นไปได้หนึ่ง ด้วยการอิเล็กโทรไลซิสแบบใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาชีวภาพ ไฮโดรเจนจะถูกสร้างขึ้นหลังจากผ่านเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ และสามารถใช้พืชน้ำ หลากหลายชนิดได้ (เก็บถาวรเมื่อ 2010-05-17 ที่Wayback Machine ) ซึ่งรวมถึง หญ้ากก หญ้าคอร์ดกราส ข้าว มะเขือเทศ ลูปิน และสาหร่าย^{[ 154 ]}

การอิเล็กโทรไลซิสแรงดันสูงคือการอิเล็กโทรไลซิสของน้ำโดยการแยกน้ำ ( _H₂O ) ออกเป็นออกซิเจน (O₂ ₎และก๊าซไฮโดรเจน (H₂ ₎โดยใช้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านน้ำ ความแตกต่างจากเครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์ มาตรฐาน คือ ปริมาณ ไฮโดรเจนอัดที่ได้จะอยู่ที่ประมาณ 120–200 บาร์ (1740–2900 psi , 12–20 MPa ) ^{[ 155 ]}การเพิ่มแรงดันไฮโดรเจนในเครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์ผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการอัดทางเคมีทำให้ไม่ จำเป็นต้องใช้ เครื่องอัดไฮโดรเจน ภายนอก ^{[ 156 ]}การใช้พลังงานเฉลี่ยสำหรับการอัดภายในอยู่ที่ประมาณ 3% ^{[ 157 ]}โรงงานผลิตไฮโดรเจนที่ใหญ่ที่สุดในยุโรป (1,400,000 กก./ปี การอิเล็กโทรไลซิสของน้ำแรงดันสูง เทคโนโลยีอัลคาไลน์) กำลังดำเนินการอยู่ที่เมือง Kokkola ประเทศฟินแลนด์^{[ 158 ]}

ไฮโดรเจนสามารถผลิตได้จากพลังงานที่จ่ายในรูปของความร้อนและไฟฟ้าผ่านกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสอุณหภูมิสูง (HTE) เนื่องจากพลังงานบางส่วนใน HTE จ่ายในรูปของความร้อน จึงไม่จำเป็นต้องแปลงพลังงานสองครั้งจากความร้อนเป็นไฟฟ้า แล้วจึงเป็นไฮโดรเจน ดังนั้นจึงอาจใช้พลังงานน้อยลงในการผลิตไฮโดรเจน ความร้อนจากนิวเคลียร์สามารถใช้ในการแยกไฮโดรเจนออกจากน้ำได้ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบระบายความร้อนด้วยแก๊สที่อุณหภูมิสูง (950–1000 °C) มีศักยภาพในการแยกไฮโดรเจนออกจากน้ำด้วยวิธีการทางเคมีเชิงความร้อนโดยใช้ความร้อนจากนิวเคลียร์ กระบวนการอิเล็กโทรไลซิสอุณหภูมิสูงได้รับการสาธิตในห้องปฏิบัติการแล้ว โดยให้พลังงาน 108  MJ (ความร้อน) ต่อกิโลกรัมของไฮโดรเจนที่ผลิตได้^{[ 159 ]}แต่ยังไม่ได้ทำในระดับเชิงพาณิชย์ นอกจากนี้ ไฮโดรเจนที่ได้ยังเป็นไฮโดรเจนคุณภาพต่ำระดับ "เชิงพาณิชย์" ซึ่งไม่เหมาะสำหรับใช้ในเซลล์เชื้อเพลิง^{[ 160 ]}

การใช้ไฟฟ้าที่ผลิตจากระบบเซลล์แสงอาทิตย์เป็นวิธีที่สะอาดที่สุดในการผลิตไฮโดรเจน น้ำจะถูกแยกออกเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจนโดยกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสซึ่ง เป็นกระบวนการ เซลล์โฟโตอิเล็กโทรเคมี (PEC) หรือที่เรียกว่าการสังเคราะห์แสงเทียม^{[ 161 ]}วิลเลียม แอร์ส จาก Energy Conversion Devices ได้สาธิตและจดสิทธิบัตรระบบโฟโตอิเล็กโทรเคมีแบบหลายชั้นประสิทธิภาพสูงระบบแรกสำหรับการแยกน้ำโดยตรงในปี 1983 ^{[ 162 ]}กลุ่มนี้ได้สาธิตการแยกน้ำโดยตรง ซึ่งปัจจุบันเรียกว่า "ใบไม้เทียม" หรือ "การแยกน้ำด้วยพลังงานแสงอาทิตย์แบบไร้สาย" โดยใช้แผ่นซิลิคอนอสัณฐานแบบหลายชั้นฟิล์มบางราคาประหยัดที่จุ่มลงในน้ำโดยตรง^{[ 163 ] [ 164 ]}

ไฮโดรเจนเกิดขึ้นบนพื้นผิวซิลิคอนอสัณฐานด้านหน้าซึ่งตกแต่งด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาต่างๆ ในขณะที่ออกซิเจนเกิดขึ้นจากพื้นผิวโลหะด้านหลัง เมมเบรน Nafion เหนือเซลล์แบบหลายชั้นทำหน้าที่เป็นเส้นทางสำหรับการขนส่งไอออน สิทธิบัตรของพวกเขายังระบุวัสดุเซมิคอนดักเตอร์แบบหลายชั้นอื่นๆ สำหรับการแยกน้ำโดยตรง นอกเหนือจากซิลิคอนอสัณฐานและโลหะผสมซิลิคอนเจอร์มาเนียม การวิจัยยังคงดำเนินต่อไปเพื่อพัฒนา เทคโนโลยี เซลล์แบบหลายชั้นที่ มีประสิทธิภาพสูง ในมหาวิทยาลัยและอุตสาหกรรมเซลล์แสงอาทิตย์ หากกระบวนการนี้ได้รับความช่วยเหลือจากตัวเร่งปฏิกิริยาแสงที่แขวนลอยอยู่ในน้ำโดยตรง แทนที่จะใช้เซลล์แสงอาทิตย์และระบบอิเล็กโทรไลต์ ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นในขั้นตอนเดียว ซึ่งสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพได้^{[ 163 ] [ 164 ]}

วิธีการที่โทมัส แนนน์และทีมงานของเขาศึกษาที่มหาวิทยาลัยอีสต์แองเกลียประกอบด้วยอิเล็กโทรดทองคำที่เคลือบด้วยอนุภาคนาโนอินเดียมฟอสไฟด์ (InP) พวกเขานำสารประกอบเหล็ก-กำมะถันเข้าไปในโครงสร้างแบบชั้น ซึ่งเมื่อจุ่มลงในน้ำและฉายแสงภายใต้กระแสไฟฟ้าเล็กน้อย จะผลิตไฮโดรเจนได้ด้วยประสิทธิภาพ 60% ^{[ 165 ]}

ในปี 2558 มีรายงานว่าPanasonic Corp.ได้พัฒนาโฟโตคะตาลิสต์ที่ใช้ไนโอเบียมไนไตรด์ซึ่งสามารถดูดซับแสงอาทิตย์ได้ 57% เพื่อสนับสนุนการสลายตัวของน้ำเพื่อผลิตก๊าซไฮโดรเจน^{[ 166 ]}บริษัทวางแผนที่จะนำไปใช้งานเชิงพาณิชย์ "โดยเร็วที่สุด" โดยไม่ก่อนปี 2563

ต้องใช้ความร้อนสูงมากในการแยกน้ำออกเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจน ต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อให้กระบวนการทำงานที่อุณหภูมิที่เหมาะสม การให้ความร้อนแก่น้ำสามารถทำได้โดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมแสงHydrosol-2เป็นโรงงานนำร่องขนาด 100 กิโลวัตต์ที่Plataforma Solar de Almeríaในสเปนซึ่งใช้แสงแดดเพื่อให้ได้อุณหภูมิ 800 ถึง 1,200 °C ที่จำเป็นในการให้ความร้อนแก่น้ำ Hydrosol II เริ่มดำเนินการมาตั้งแต่ปี 2008 การออกแบบโรงงานนำร่องขนาด 100 กิโลวัตต์นี้ใช้แนวคิดแบบโมดูลาร์ ดังนั้นจึงอาจเป็นไปได้ว่าเทคโนโลยีนี้สามารถขยายขนาดเป็นระดับเมกะวัตต์ได้อย่างง่ายดายโดยการเพิ่มจำนวนหน่วยปฏิกรณ์ที่มีอยู่และเชื่อมต่อโรงงานเข้ากับ สนาม เฮลิโอสแตท (สนามกระจกติดตามดวงอาทิตย์) ที่มีขนาดเหมาะสม^{[ 167 ]}

มีวัฏจักรเทอร์โมเคมีมากกว่า 352 ^{[ 168 ]}ที่สามารถใช้ในการแยกน้ำได้ [ ^{169 ] ประมาณ}หนึ่งโหลของวัฏจักรเหล่านี้ เช่นวัฏจักรเหล็กออกไซด์วัฏจักรซีเรียม(IV) ออกไซด์-ซีเรียม(III) ออกไซด์ วัฏจักรสังกะสี-สังกะสี-ออกไซด์ วัฏจักรกำมะถัน - ไอโอดีนวัฏจักรทองแดง-คลอรีนและวัฏจักรกำมะถันแบบผสมวัฏจักรอะลูมิเนียม-อะลูมิเนียม-ออกไซด์กำลังอยู่ในระหว่างการวิจัยและทดสอบเพื่อผลิตไฮโดรเจนและออกซิเจนจากน้ำและความร้อนโดยไม่ต้องใช้ไฟฟ้า^{[ 170 ]} กระบวนการเหล่านี้มีประสิทธิภาพมากกว่าการแยกด้วยไฟฟ้าที่อุณหภูมิสูง โดยทั่วไปจะมีประสิทธิภาพ LHVอยู่ในช่วง 35% – 49% การผลิตไฮโดรเจนด้วยเทอร์โมเคมีโดยใช้พลังงานเคมีจากถ่านหินหรือก๊าซธรรมชาติโดยทั่วไปไม่ได้รับการพิจารณา เนื่องจากเส้นทางเคมีโดยตรงมีประสิทธิภาพมากกว่า

ยังไม่มีการสาธิตกระบวนการผลิตไฮโดรเจนด้วยความร้อนเคมีใด ๆ ในระดับการผลิตจริง แม้ว่าหลายกระบวนการจะได้รับการสาธิตในห้องปฏิบัติการแล้วก็ตาม

กระบวนการKværnerหรือ กระบวนการ คาร์บอนแบล็กและไฮโดรเจนของ Kvaerner (CB&H) ^{[ 171 ]}เป็นวิธีการที่พัฒนาขึ้นในช่วงทศวรรษ 1980 โดย บริษัท สัญชาตินอร์เวย์ชื่อเดียวกันเพื่อผลิตไฮโดรเจนจากไฮโดรคาร์บอน (C _n H _m ) เช่นมีเทนก๊าซธรรมชาติ และก๊าซชีวภาพพลังงานที่มีอยู่ในวัตถุดิบประมาณ 48% อยู่ในไฮโดรเจน 40% อยู่ในถ่านกัมมันต์และ 10% อยู่ในไอน้ำร้อนยวดยิ่ง^{[ 96 ]}

ณ ปี 2019 ไฮโดรเจนส่วนใหญ่ใช้เป็นวัตถุดิบทางอุตสาหกรรม โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตแอมโมเนียและเมทานอลและในการกลั่นปิโตรเลียม แม้ว่าในตอนแรกจะคิดว่าก๊าซไฮโดรเจนไม่ได้เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติในแหล่งกักเก็บที่สะดวก แต่ปัจจุบันได้มีการพิสูจน์แล้วว่าไม่ใช่เช่นนั้น ปัจจุบันมีการใช้ระบบไฮโดรเจนใกล้กับ Bourakebougou เขต Koulikoroในมาลี เพื่อผลิตไฟฟ้าให้กับหมู่บ้านโดยรอบ^{[ 172 ]}มีการค้นพบไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติในสภาพแวดล้อมทางธรณีวิทยาบนบกในทวีปเพิ่มมากขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา^{[ 173 ]}และเปิดทางไปสู่สาขาใหม่ของไฮโดรเจนธรรมชาติหรือไฮโดรเจนพื้นเมือง (หรือที่รู้จักกันในชื่อไฮโดรเจนขาว^{[ 174 ]}และชื่ออื่นๆ อีกมากมาย) ซึ่งสนับสนุนความพยายามในการเปลี่ยนผ่านด้านพลังงาน^{[ 175 ] [ 176 ]}

ไฮโดรเจนสีขาวสามารถพบได้หรือผลิตได้ในระบบรอยแยกกลางทวีปในอเมริกาเหนือในปริมาณมากสำหรับเศรษฐกิจไฮโดรเจนหมุนเวียน สามารถสูบน้ำลงไปยังหินที่มีเหล็กสูงและร้อนเพื่อผลิตไฮโดรเจน และสามารถสกัดไฮโดรเจนออกมาได้^{[ 177 ]}

ไฮโดรเจนส่วนใหญ่ผลิตจากเชื้อเพลิงฟอสซิลส่งผลให้เกิด การปล่อย ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์^{[ 178 ]}ไฮโดรเจนที่ผลิตด้วยเทคโนโลยีนี้ถูกเรียกว่าไฮโดรเจนสีเทาเมื่อมีการปล่อยก๊าซสู่ชั้นบรรยากาศ และไฮโดรเจนสีน้ำเงินเมื่อมีการดักจับก๊าซผ่านการดักจับและกักเก็บคาร์บอน (CCS) ^{[ 179 ] [ 180 ]}มีการประมาณการว่าไฮโดรเจนสีน้ำเงินมีรอยเท้าก๊าซเรือนกระจก ที่มากกว่าการเผาก๊าซหรือถ่านหินเพื่อความร้อนถึง 20% และมากกว่าการเผาดีเซลเพื่อความร้อนถึง 60% โดยสมมติอัตรา การรั่วไหลของมีเทนต้นน้ำและกลางน้ำของสหรัฐฯและการผลิตผ่านเครื่องปฏิรูปมีเทนด้วยไอน้ำ (SMR) ที่ปรับปรุงใหม่ด้วยการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์^{[ 181 ]}ความเข้มข้นของการปล่อยก๊าซของไฮโดรเจนสีน้ำเงินมีความไวสูงต่อการรั่วไหลของมีเทนต้นน้ำ โดยอัตราการรั่วไหลจะต้องต่ำกว่า 0.3–3.2% (ขึ้นอยู่กับสมมติฐาน) เพื่อให้ไฮโดรเจนสีน้ำเงินมีประโยชน์ต่อสภาพภูมิอากาศเมื่อเทียบกับการเผาก๊าซธรรมชาติโดยตรง^{[ 182 ]}

การใช้เครื่องปฏิรูปอัตโนมัติความร้อน (ATR) ที่มีการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์แบบบูรณาการช่วยให้สามารถดักจับได้ในอัตราที่สูงขึ้นด้วยประสิทธิภาพพลังงานที่น่าพอใจ และการประเมินวัฏจักรชีวิตแสดงให้เห็นว่าโรงงานดังกล่าวปล่อยก๊าซเรือนกระจกน้อยกว่าเมื่อเทียบกับ SMR ที่มีการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์^{[ 183 ]}การประยุกต์ใช้เทคโนโลยี ATR ที่มีการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์แบบบูรณาการในยุโรปได้รับการประเมินว่ามีรอยเท้าก๊าซเรือนกระจกน้อยกว่าการเผาก๊าซธรรมชาติ เช่น สำหรับโครงการ H21 ที่มีการรายงานการลดลง 68% เนื่องจากการลดความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในก๊าซธรรมชาติร่วมกับประเภทของเครื่องปฏิกรณ์ที่เหมาะสมกว่าสำหรับการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์^{[ 184 ]}

ไฮโดรเจนที่ผลิตจาก แหล่ง พลังงานหมุนเวียนมักถูกเรียกว่าไฮโดรเจนสีเขียวมีสองวิธีในการผลิตไฮโดรเจนจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่อ้างว่าสามารถนำไปใช้ได้จริง วิธีหนึ่งคือการใช้พลังงานไฟฟ้าเพื่อผลิตไฮโดรเจนจากการแยกน้ำด้วยไฟฟ้าและอีกวิธีหนึ่งคือการใช้ก๊าซจากหลุมฝังกลบเพื่อผลิตไฮโดรเจนในเครื่องปฏิรูปไอน้ำ เชื้อเพลิงไฮโดรเจน เมื่อผลิตจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานลมหรือพลังงานแสงอาทิตย์ ถือเป็นเชื้อเพลิงหมุนเวียน^{[ 185 ] [ 186 ]}ไฮโดรเจนที่ผลิตจากพลังงานนิวเคลียร์ผ่านการแยกน้ำด้วยไฟฟ้าบางครั้งถูกมองว่าเป็นส่วนย่อยของไฮโดรเจนสีเขียวแต่ก็อาจถูกเรียกว่าไฮโดรเจนสีชมพูโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ออสการ์ชามน์ได้ทำข้อตกลงในเดือนมกราคม 2022 เพื่อจัดหาไฮโดรเจนสีชมพูเชิงพาณิชย์ในปริมาณหลายกิโลกรัมต่อวัน^{[ 187 ]}

ณ ปี 2020 ต้นทุนการผลิตโดยประมาณอยู่ที่ 1–1.80 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลกรัมสำหรับไฮโดรเจนสีเทาและไฮโดรเจนสีน้ำเงิน^{[ 188 ]}และ 2.50–6.80 ดอลลาร์สหรัฐสำหรับไฮโดรเจนสีเขียว^{[ 188 ]}

ในปี 2022 มีการผลิตไฮโดรเจนสีเทาทั่วโลก 94 ล้านตันโดยใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล ซึ่งส่วนใหญ่เป็นก๊าซธรรมชาติ ดังนั้นจึงเป็นแหล่งปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่สำคัญ^{[ 189 ] [ 190 ] [ 191 ] [ 192 ]}

ไฮโดรเจนถูกใช้สำหรับการแปลงเศษส่วนปิโตรเลียมหนักให้เป็นเศษส่วนที่เบากว่าผ่านกระบวนการไฮโดรแคร็กกิ้งนอกจากนี้ยังใช้ในกระบวนการอื่นๆ รวมถึงกระบวนการอะโรมาติเซชัน กระบวนการไฮโดร ดีซัลฟูไรเซชันและการผลิตแอมโมเนียผ่านกระบวนการฮาเบอร์ซึ่งเป็นวิธีการทางอุตสาหกรรมหลักในการผลิตปุ๋ยไนโตรเจนสังเคราะห์สำหรับการปลูกพืชอาหาร 47 เปอร์เซ็นต์ทั่วโลก^{[ 193 ]}

ไฮโดรเจนอาจถูกนำไปใช้ในเซลล์เชื้อเพลิงเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าในท้องถิ่น หรืออาจใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับการขนส่งได้

ไฮโดรเจนผลิตขึ้นเป็นผลพลอยได้จากการผลิตคลอรีน ในอุตสาหกรรม โดยกระบวนการอิเล็กโทรไลซิส แม้ว่าจะต้องใช้เทคโนโลยีที่มีราคาแพง แต่ไฮโดรเจนสามารถทำให้เย็น อัด และทำให้บริสุทธิ์เพื่อใช้ในกระบวนการอื่น ๆ ในสถานที่ หรือขายให้กับลูกค้าผ่านทางท่อส่ง ถัง หรือรถบรรทุก การค้นพบและการพัฒนาวิธีการผลิตไฮโดรเจนจำนวนมากที่มีราคาถูกกว่านั้นมีความเกี่ยวข้องกับการจัดตั้ง^{เศรษฐกิจ}ไฮโดรเจน [ ^{126 ]}

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับ การ ผลิตไฮโดรเจน

• อนาคตของไฮโดรเจนสำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ2019

• คาลิเซ่, ฟรานเชสโก; ดาคาเดีย, มัสซิโม เดนติซ; ซานตาเรลลี, มัสซิโม; ลานซินี่, อันเดรีย; เฟอร์เรโร, โดเมนิโก, สหพันธ์. (2019) การผลิตไฮโดรเจนจากแสงอาทิตย์ดอย : 10.1016/C2017-0-02289-9 . ไอเอสบีเอ็น 978-0-12-814853-2.