应对气候变化不仅需要清洁的电网，还需要清洁的燃料，以减少工业热量、长途重型运输和长期储能的排放。发表在焦耳杂志上的一篇评论认为，氢及其衍生物可能是这种燃料，但清洁的美国 H2经济将需要一个全面的战略和一个 10 年计划。该评论表明，仔细考虑未来的 H2基础设施，包括生产、运输、储存、使用和经济可行性，对于旨在使清洁 H2在社会规模上可行的努力取得成功至关重要。
Arun Majumdar 写道：“我们赞扬美国能源部长詹妮弗·格兰霍姆 (Jennifer Granholm) 启动了雄心勃勃的 Hydrogen Earthshot 计划，该计划的目标是在本十年结束前以 1 美元/公斤的价格生产无温室气体的 H2，这一目标与技术无关，”斯坦福大学 Precourt 能源研究所的 Jay Precourt 教授和联合主任，评论的主要作者，以及同事。“H2储存、使用和运输也需要具有技术经济延伸目标的类似研发计划。Hydrogen Earthshot 是创造氢经济所必需的，但这还不够。”
全世界每年生产约 7000 万吨 H2，其中美国约占全球产量的七分之一。大部分 H2用于生产肥料和石化产品，几乎所有的 H2都被认为是“灰色 H2”，其生产成本仅为每公斤 1 美元左右，但每公斤 H2会产生大约 10 公斤的 CO2行李。
“H2经济已经存在，但它涉及大量温室气体排放，”Majumdar 说。“几乎所有这些都基于甲烷中的H2。今天不存在清洁的 H2经济。”
对于清洁的 H2经济可能是什么样子，研究人员有很多丰富多彩的愿景。例如，“Blue H2”涉及捕获 CO2并减少排放，从而导致 H2 的温室气体排放量减少。然而，它目前的成本比灰 H2高出约 50%，不包括开发运输和储存不需要的 CO2所需的管道和封存系统的成本。
“为了使蓝色 H2成为可行的选择，需要进行研究和开发以降低 CO2捕获成本并进一步提高捕获完整性，”Majumdar 及其同事写道。
另一种被称为“绿色H2”的清洁H2也引起了科学家的注意。Green H2涉及使用电和电解槽来分解水，没有任何温室气体副产品。然而，它的成本为每公斤 4 至 6 美元，Majumdar 及其同事建议，随着无碳电力和电解槽成本的降低，这一价格可以降低到每公斤 2 美元以下。
“绿松石 H2”是通过甲烷热解实现的，当甲烷裂解生成不含温室气体的 H2 时，也在研究界引起轰动。在这个过程中产生的固体碳副产品可以出售以帮助抵消成本，尽管 Majumdar 和他的同事指出，以必要的规模生产的固体碳的数量将超过当前的需求，导致需要研发工作来开发新的市场供其使用。
无论是蓝色、绿色还是绿松石色，不含温室气体(实际上是无色)的 H2或其衍生物都可用于运输、捕获的 CO2的化学还原、高度可再生能源中的长期能量储存——依赖网格，钢铁和冶金的化学还原剂，以及玻璃和水泥生产的高温工业热。但要使这些应用成为现实，H2 的生产必须达到某些成本基准——每公斤 1 美元用于生产氨和石化产品，或用作运输燃料或燃料电池。
研究人员还强调，美国将需要考虑如何开发和部署H2管道以进行运输，以及如何以成本有效的方式大规模储存 H2。Majumdar 及其同事写道：“开发和选址新的管道基础设施通常很昂贵，并且涉及社会接受度的挑战。”“因此，探索不需要新的 H2管道基础设施的氢经济的替代方法很重要。相反，值得使用现有的基础设施来运输 H2的原料——用于输送水分解电力的电网;天然气管道输送用于热解的甲烷。”
“虽然对地质储存进行了一些系统的研究，但美国地质调查局应该负责进行一项全国调查，以确定许多可能在地下储存氢气的地点，同时还要考虑使用这些洞穴所需的基础设施成本，”研究人员补充说。
