氫能的發展須因地製宜，可再生能源分布、氫氣儲運成本、氫qing氣qi下xia遊you消xiao納na等deng因yin素su首shou當dang其qi衝chong。電dian解jie的de一yi另ling個ge常chang見jian問wen題ti是shi作zuo為wei輸shu入ru的de水shui的de消xiao耗hao，以yi及ji它ta是shi否fou會hui對dui氫qing氣qi的de大da規gui模mo生sheng產chan造zao成cheng限xian製zhi。本ben文wen旨zhi在zai回hui答da與yu這zhe個ge問wen題ti相xiang關guan的de一yi些xie關guan鍵jian問wen題ti。
電解消耗多少水？
第一步：製氫
水的消耗來自兩個步驟:氫氣生產和上遊能量載體的生產。就氫生產而言，電解水的最小消耗大約是每千克氫消耗9千克水。然而，考慮到水的脫礦過程，這一比例可以在每千克氫18到24千克水之間，甚至高達25.7到30.2。
對於現有的生產工藝（甲烷蒸汽重整），最小耗水量為4.5kgH2O/kgH2（反應所需），考慮到工藝用水和冷卻，最小耗水量為6.4-32.2kgH2O/kgH2。
第二步：能源來源（可再生電力或天然氣）
另一個組成部分是生產可再生電力和天然氣的水消耗。光伏發電的用水量在50-400升/MWh（2.4-19kgH2O/kgH2）之間變化，風力發電的用水量在5-45升/MWh（0.2-2.1kgH2O/kgH2）之間。同樣，頁岩氣（根據美國數據）的天然氣產量可以從1.14kgH2O/kgH2提高到4.9kgH2O/kgH2。
綜上所述，光伏發電和風能產生氫氣的總耗水量平均分別為32和22kgH2O/kgH2左右。不確定性來自太陽輻射、壽命和矽含量。這一耗水量與天然氣製氫（7.6-37kgH2O/kgH2，平均為22kgH2O/kgH2）相同數量級。
不同製氫途徑的生命周期用水量
總水足跡：使用可再生能源時更低
yueryanghuatanpaifangleisi，dianjieluxianshuizujididexianjuetiaojianshishiyongkezaishengnengyuan。ruguojinshiyonghuashifadiandeyixiaobufen，nameyudianxiangguandeshuixiaohaoyaoyuanyuangaoyudianjieguochengzhongshijixiaohaodeshui。
例如，天然氣發電的用水量可高達2500升/MWh。這也是化石燃料（天然氣）的最佳案例。如果考慮煤氣化，產氫可消耗31-31.8kgH2O/kgH2，產煤可消耗14.7kgH2O/kgH2。隨著製造過程變得更有效率，光伏和風能的水消耗也預計會隨著時間的推移而減少，單位裝機容量的能源輸出也會提高。
2050年的總用水量
預計未來全球的氫使用量將比現在多出許多倍。例如，IRENA的《世界能源轉型展望》(World Energy Transitions Outlook)估計，2050年的氫需求將約為74EJ，其中約三分之二將來自可再生氫。相比之下，今天（純氫）是8.4EJ。
即使電解氫能滿足整個2050年的氫需求，用水量也將約為250億立方米。下圖將這個數字與其他人為的水消耗流進行了對比。農業用水是2800億立方米中最大的，工業用水接近8000億立方米，城市用水4700億立方米。目前天然氣重整和煤氣化製氫的用水量約為15億立方米。
按應用計算的用水量（圓的大小與每次應用的用水量成正比，農業用量接近2,800km³/年）
yinci，jinguanyouyudianjietujingdegaibianhexuqiudezengchang，yujihuiyoudaliangdeshuixiaohao，qingshengchandeshuixiaohaorengranhuibirenleishiyongdeqitaliuliangxiaodeduo。lingyigecankaodianshi，renjunyongshuiliangzaimeinian75（盧森堡）到1200（美國）立方米之間。以400立方米/（人均*年）的平均值計算，2050年的氫生產總量相當於一個人口為6200萬的國家。
供水的成本和能耗是多少？
成本
電解槽需要高質量的水，需要水處理。低質量的水會導致更快的降解和更短的壽命。許多元素，包括用於堿性的隔膜和催化劑，以及PEM的膜和多孔傳輸層，都可能受到水雜質（如鐵、鉻、銅等）的不利影響。要求水的電導率小於1μS/cm，總有機碳小於50μg/L。
shuizainengyuanxiaohaohechengbenzhongsuozhanbilidouxiangduijiaoxiao。duizhelianggecanshulaishuo，zuihuaideqingkuangshishiyonghaishuidanhua。fanshentoujishushihaishuidanhuadezhuyaojishu，zhanquanqiurongliangdejin70%。該技術的成本為1900-2000美元/(m³/d)，學習曲線速率為15%。在這樣的投資成本下，處理成本約為1美元/m³，在電力成本低的地區可能更低。
此外，運輸成本大約還會增加1-2美元/m³。即使在這種情況下，水處理成本約為0.05美元/kgH2。從這個角度來看，如果有良好的可再生資源，可再生氫的成本可以是2-3美元/kgH2，而平均資源的成本是4-5美元/kgH2。
因此，在這種保守的情況下，水的成本將不到總成本的2%。使用海水可使采水量增加2.5-5倍（以采收率計算）。
能源消費
看看海水淡化的能源消耗，與電解槽輸入所需的電力相比，這也是非常小的。目前運行的反滲透裝置耗電量約為3.0千瓦/立方米。相比之下，熱力脫鹽廠的能耗要高得多，從40到80千瓦時/立方米不等，額外的電能需求為2.5到5千瓦時/立方米，這取決於脫鹽技術。以熱電廠的保守情況（即較高的能源需求）為例，假設使用熱泵，能源需求將轉化為約0.7kWh/kg的氫。從這個角度來看，電解槽的電力需求約為50-55kWh/kg，所以即使在最壞的情況下，脫鹽的能源需求約為係統總能量輸入的1%。
海(hai)水(shui)淡(dan)化(hua)的(de)一(yi)個(ge)挑(tiao)戰(zhan)是(shi)鹽(yan)水(shui)的(de)處(chu)理(li)，這(zhe)可(ke)能(neng)會(hui)對(dui)當(dang)地(di)的(de)海(hai)洋(yang)生(sheng)態(tai)係(xi)統(tong)造(zao)成(cheng)影(ying)響(xiang)。該(gai)鹽(yan)水(shui)可(ke)以(yi)進(jin)一(yi)步(bu)處(chu)理(li)，以(yi)減(jian)少(shao)其(qi)對(dui)環(huan)境(jing)的(de)影(ying)響(xiang)，從(cong)而(er)使(shi)水(shui)的(de)成(cheng)本(ben)再(zai)增(zeng)加(jia)0.6-2.4美元/m³。此外，與飲用水相比，電解的水質更嚴格，可能導致更高的處理成本，但與電力投入相比，這仍預計是很小的。
(a)氫氣生產成本；(b)能源消耗的貢獻
電解水製氫的水足跡是一個非常具體的位置參數，它取決於當地的水資源可用性、消耗、退化和汙染。應考慮生態係統的平衡和長期氣候趨勢的影響。水的消耗將成為擴大可再生氫的主要障礙。
