水素製造

水素は、その起源を示すためにさまざまな色で呼ばれることが多い（おそらく灰色は「汚れた水素」を象徴しているからだろう^{[ 23 ]}）。^{[ 24 ] [ 25 ] [ 12 ]}

水素は、天然ガスを使用する水蒸気改質（SMR）によって工業的に生産されます。^{[ 34 ]}生産される水素のエネルギー含有量は、元の燃料のエネルギー含有量の約74%です。^{[ 35 ]}生産中に余剰熱としてエネルギーの一部が失われるためです。一般的に、水蒸気改質は温室効果ガスである二酸化炭素を排出するため、グレー水素と呼ばれます。二酸化炭素を回収して貯蔵すると、生産される水素はブルー水素と呼ばれます。

水蒸気メタン改質（SMR）は、天然ガス（主にメタン（CH₄））と水から水素を生成する_。これは工業用水素の最も安価な供給源であり、世界の水素の約50％の供給源となっている。^{[ 36 ]}このプロセスは、ニッケル触媒上で水蒸気の存在下でガスを700～1,100 ℃（1,300～2,000 °F）に加熱することから成ります。結果として生じる吸熱反応により 、一酸化炭素と分子状水素（H₂）が生成され_ます。^{[ 37 ]}  

水性ガスシフト反応では、一酸化炭素が水蒸気と反応して、さらに大量のH₂が得られます_。WGSRには触媒も必要で、通常は酸化鉄やその他の酸化物が用いられます。副生成物はCO₂です_。 [ ^{37 ]原料}（天然ガス、ナフサなど）の品質にもよりますが、1トンの水素を生成すると、9～12トンのCO₂も生成されます_{。CO₂は温室効果ガスであり、}回収することができます。^{[ 38 ]}

このプロセスでは、高温の水蒸気（H ₂ O）がメタン（CH ₄）と吸熱反応を起こして合成ガスを生成します。^{[ 39 ]}

CH₄ + H₂O _{→ CO} + _3H₂

第2段階では、約360 ℃（680 °F）で行われる低温発熱反応である水性ガスシフト反応によって、追加の水素が生成される。  

CO + _H₂O → _CO₂ + _H₂

基本的に、酸素（O）原子は追加の水（水蒸気）から取り除かれ、COをCO₂に酸化します_。この酸化反応は、反応を維持するためのエネルギーも供給します。このプロセスを推進するために必要な追加の熱は、通常、メタンの一部を燃焼させることによって供給されます。

2019年5月、Science誌は、スズ触媒を電気的に加熱するデンマークの研究結果を発表した。これにより、天然ガス消費量（およびCO2排出量）が3分の1削減され、加熱の改善により全体的な効率が向上する。SMRは4.2 kWh/Nm3 H2、eSMRは3.6 kWh/Nm3 H2（天然ガス2.6 kWhと電力1.0 kWh）を必要とする。^{[ 40 ]}

化石燃料を使用せずに水素を製造する方法には、水の分解、つまり水分子（H₂O）を酸素と水素に分解する_プロセスが含まれます。水の分解に用いるエネルギー源が再生可能エネルギーまたは低炭素エネルギーである場合、生成される水素はグリーン水素と呼ばれることがあります。この変換はいくつかの方法で実現できますが、現状ではどの方法も化石燃料を用いた製造方法よりもコストが高いと考えられています。

水素は、高圧電解、水の低圧電解、または高温電解や炭素補助電解などの他のさまざまな新興電気化学プロセスによって製造できます。^{[ 41 ]}しかし、現在の最良の水電解プロセスは、実効電気効率が70～80%であるため、^{[ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]}  1 kgの水素（比エネルギーは143 MJ/kgまたは約40 kWh/kg）を製造するには、50～55 kWhの電力が必要です。

世界の一部地域では、水蒸気メタン改質は、水素ガス加圧コストを除いて平均で1～3ドル/kgです。ネル水素^{[ 45 ]や、電気分解による水素製造のコスト競争力は、すでに多くの地域で高まっています。IEA [ 46 ]}の記事では、電気分解が競争優位性をもたらす可能性のある条件について概説しています。

少量の水素（2019年時点で2% ^{[ 47 ]}）は電気と水を用いた電気分解によって生産され、 水素1キログラムあたり約50～55キロワット時の電力を消費する。^{[ 48 ]}

水の電気分解は、電気を使って水を水素と酸素に分解する技術です。2020年現在、水素生産量の0.1%未満が水の電気分解によるものです。^{[ 49 ]}水の電気分解の効率は70～80%（変換損失は20～30%）です^{[ 50 ] [ 51 ]} 。一方、天然ガスの水蒸気改質の熱効率は70～85%です^{[ 52 ]} 。電気分解の電気効率は2030年までに82～86%に達すると予想されており^{[ 53 ]}、この分野の進歩が急速に進むにつれて耐久性も維持される見込みです^{[ 54 ] 。}

水の電気分解は50～80 °C (120～180 °F)で実施できますが、水蒸気メタン改質には700～1,100 °C (1,300～2,000 °F)の温度が必要です。^{[ 55 ]} 2 つの方法の違いは、使用される主要なエネルギーです。電気分解の場合は電気、水蒸気メタン改質の場合は天然ガスです。容易に入手できる資源である水を使用するため、電気分解や同様の水の分解方法は科学界の関心を集めています。水素製造コストを削減することを目的として、電気分解を可能にするために再生可能エネルギー源がターゲットにされています。^{[ 56 ]}    

電解セルには、固体酸化物電解セル（SOEC）、高分子電解質膜セル（PEM） 、アルカリ電解セル（AEC）の3つの主要なタイプがあります。 ^{[ 57 ]}従来、アルカリ電解セルは投資コストが安い（一般的にニッケル触媒を使用する）ものの、効率が低い。一方、PEM電解セルは高価（一般的に高価な白金族金属触媒を使用する）だが、効率が高く、より高い電流密度で動作できるため、水素製造量が十分に多ければ、コストが安くなる可能性がある。^{[ 58 ]}

SOECs operate at high temperatures, typically around 800 °C (1,500 °F). At these high temperatures, a significant amount of the energy required can be provided as thermal energy (heat), and as such is termed high-temperature electrolysis. The heat energy can be provided from a number of different sources, including waste industrial heat, nuclear power stations or concentrated solar thermal plants. This has the potential to reduce the overall cost of the hydrogen produced by reducing the amount of electrical energy required for electrolysis.^{[59][60][61][62]}

PEM electrolysis cells typically operate below 100 °C (212 °F).^[59] These cells have the advantage of being comparatively simple and can be designed to accept widely varying voltage inputs, which makes them ideal for use with renewable sources of energy such as photovoltaic solar panels.^[63] AECs optimally operate at high concentrations of electrolyte (KOH or potassium carbonate) and at high temperatures, often near 200 °C (392 °F).

Efficiency and economics

Efficiency of modern hydrogen generators is measured by energy consumed per standard volume of hydrogen (MJ/m³), assuming standard temperature and pressure of the H₂. The lower the energy used by a generator, the higher would be its efficiency; a 100%-efficient electrolyser would consume 39.4 kilowatt-hours per kilogram (142 MJ/kg) of hydrogen,^[64]12,749 joules per litre (12.75 MJ/m³). Practical electrolysis typically uses a rotating electrolyser, where centrifugal force helps separate gas bubbles from water.^[65] Such an electrolyser at 15 bar pressure may consume 50 kilowatt-hours per kilogram (180 MJ/kg), and a further 15 kilowatt-hours (54 MJ) if the hydrogen is compressed for use in hydrogen cars.^[66]

従来のアルカリ電解の効率は約 70% ですが、^{[ 67 ]}最大 82% の効率を持つ高度なアルカリ水電解装置が利用可能です。^{[ 68 ] [ 69 ]}工業用 PEM の効率は 2030 年までに約 86% まで向上すると予想されています。 ^{[ 70 ]}

2022年にNature誌に掲載された論文では、過電圧を最小限に抑える様々な設計最適化により98%のエネルギー効率を達成した毛細管供給式電解セルについて記述されている。^{[ 71 ]}

2020年現在、電気分解による水素のコストは約3～8ドル/kgです。^{[ 72 ]}水素の工業生産を考慮し、70～82%の有効電気効率を持つ現在の最良の水電気分解プロセス（PEMまたはアルカリ電気分解）を使用すると、^{[ 73 ] [ 74 ] [ 75 ]}  1kgの水素（比エネルギーは143MJ/kgまたは約40kWh/kg）を製造するには50～55kWhの電力が必要です。エネルギー省が2015年の水素生産目標として定めた0.06ドル/kWhの電力コストでは、^{[ 76 ]}水素のコストは3ドル/kgです。

米国エネルギー省の2020年の水素の目標価格は$2.30/kgで、$0.037/kWhの電力コストが必要であり、これは多くの地域での最近の風力発電と太陽光発電のPPA入札を考慮すると達成可能である。^{[ 77 ]}  2021年、米国エネルギー省は水素エネルギーアースショット（水素ショット）を策定し、10年以内に水素1kgあたり$1（USD）、つまり2031年までに$1/kg（「1 1 1」として知られる）を目標とした。 ^{[ 78 ]}この低価格は、米国における天然ガス由来の水素の価格（約$1.50/kg）と競争力を持つように選択された。これに対し、2020年の電気分解による水素のコスト基準は約$5/kgであり、水素ショットの目標を達成するには80%のコスト削減が必要であった。^{[ 79 ] [ 80 ]}

IRENA.ORGの報告書は、現在の工業用水素製造における1kgあたり約53～70kWhのエネルギー消費量を、約45kWh/kgまで削減できる可能性を示唆する、詳細な事実報告である。_2. ^{[ 81 ]}電気分解による水素に必要な熱力学的エネルギーは33 kWh/kgで、これは炭素回収を伴う水蒸気改質やメタン熱分解よりも高い。水蒸気メタン改質（SMR）による水素と比較した電気分解の利点の1つは、水素をオンサイトで生産できることであり、トラックやパイプラインによる輸送というコストのかかるプロセスを回避できる。

電解槽の温度を上昇させることで電解に必要な電圧を下げることに加えて、反応器の酸素側に燃料（炭素/石炭^{[ 82 ]} 、メタノール^{[ 83 ] [ 84 ]} 、エタノール^{[ 85 ]} 、ギ酸^{[ 86 ]} 、グリセロール[ ^{86 ]など）を導入することで、電解槽で生成された酸素を電気化学的に消費することも可能です。これにより必要な電気エネルギーが削減され、この方法で残りのエネルギーを}供給することで水素のコストを40～60%以下に削減できる可能性があります。^{[ 87 ]}

炭素/炭化水素補助水電解（CAWE）は、低品位炭や高硫黄炭、バイオマス、アルコール、メタン（天然ガス）などのさまざまな炭素源で化学エネルギーを使用する、よりエネルギー集約度の低いクリーンな方法を提供する可能性があり、生成された純粋な CO 2 は分離の必要なく容易に隔離できます。^{[ 88 ]}

核放射線は放射線分解によって水の結合を切断することができる。^{[ 102 ] [ 103 ]}南アフリカのムポネン金鉱山では、研究者らは自然発生的な高放射線ゾーンで細菌を発見した。Desulfotomaculumの新しい系統型が優占する細菌群集は、主に放射線分解によって生成された水素を栄養源としていた。^{[ 104 ]}

水は約2500  ℃で自然に解離するが、この熱分解は通常のプロセス配管や装置には高すぎる温度で起こるため、商業化の可能性はかなり低い。^{[ 105 ]}

熱化学サイクルは、熱源（熱）と化学反応のみを組み合わせて水を水素と酸素に分解します。^{[ 108 ]}サイクルという用語は、水、水素、酸素に加えて、これらのプロセスで使用される化学化合物が継続的にリサイクルされるため使用されます。電気が入力として部分的に使用される場合、結果として得られる熱化学サイクルはハイブリッドサイクルと定義されます。

硫黄-ヨウ素サイクル（SIサイクル）は、約50%の効率で水から水素を生成する熱化学サイクルプロセスです。プロセスで使用される硫黄とヨウ素は回収され再利用され、プロセスで消費されません。このサイクルは、集光型太陽熱発電 システム（CSP）など、約950℃の非常に高い温度のあらゆる熱源で実行でき、高温原子炉による水素製造に適していると考えられており^{[ 109 ]、}そのため、日本の高温工学試験炉で研究されています[ ^{110 ] [ 111 ] [ 112 ] [ 113 ]} 。高温と電気の両方を使用する他のハイブリッドサイクルもあり、銅-塩素サイクルなどがあります。これは、反応ステップの1つで電気化学反応を使用するため、ハイブリッド熱化学サイクルに分類され、530 ℃で動作し、効率は43%です^{[ 114 ] 。} 

フェロシリコンは、軍が気球用の水素を迅速に製造するために使用しています。化学反応では、水酸化ナトリウム、フェロシリコン、水を使用します。発生装置はトラックに収まるほど小さく、少量の電力しか必要としません。材料は安定していて不燃性であり、混合されるまで水素は発生しません。^{[ 115 ]}この方法は第一次世界大戦以来使用されています。重鋼製の圧力容器に水酸化ナトリウムとフェロシリコンを充填し、密閉し、制御された量の水を加えます。水酸化物の溶解により混合物が約93  ℃まで加熱され、反応が始まります。ケイ酸ナトリウム、水素、水蒸気が生成されます。^{[ 116 ]}このプロセスはシリコールプロセスと呼ばれ、プロセスの全体的な反応は次のとおりです。^{[注1 ]}

2NaOH + Si + H ₂ O → Na ₂ SiO ₃ + 2H ₂

低品質のフェロシリコンを使用して高価格の高品質ケイ酸ナトリウムを得ることができるため、燃料電池品質の水素を製造するための生産方法は経済的である。^{[ 117 ]}

藻類バイオリアクターでは生物学的水素を生産できる。^{[ 118 ]} 1990年代後半、藻類から硫黄を奪うと、酸素の生産、つまり通常の光合成から水素の生産に切り替わることが発見された。現在では、7～10パーセントのエネルギー効率（太陽光を水素に変換する）の壁を越えることで、生産が経済的に実現可能になっているようだ。^{[ 119 ]}水素生産速度は、1リットルの培養液あたり1時間あたり10～12mlである。^{[ 120 ]}

太陽エネルギーを水分解プロセスによって水素に変換することは、クリーンで再生可能なエネルギーシステムを実現するための最も興味深い方法の 1 つです。しかし、このプロセスが光起電力と電解システムを使用する代わりに、水中に直接懸濁された光触媒によって補助され、反応が 1 段階で行われる場合、より効率的になります。^{[ 121 ] [ 122 ] [ 123 ]}ただし、現在のシステムは商業的に実装するには性能が低いです。^{[ 124 ] [ 125 ]}

バイオマスや廃棄物の流れは、原理的にはバイオマスガス化、水蒸気改質、またはバイオ触媒電気分解^{[ 87 ]}や発酵水素製造^{[ 126 ]}などの生物学的変換によってバイオ水素に変換することができる。

水素製造方法の中でも、生物学的経路は潜在的にエネルギー消費量が少ない。さらに、再生可能な資源として、農業バイオマスなどのさまざまな廃棄物や低価値材料を、生化学的または熱化学的経路を介して水素の製造に利用できる。^{[ 89 ]}それにもかかわらず、現在、水素は主に化石燃料、特に再生不可能な資源である天然ガスから製造されている。水素は最もクリーンな燃料であるだけでなく、肥料、石油化学、食品などの多くの産業で広く使用されている。^{[ 127 ]}

水素への生化学的経路は、暗発酵プロセスと光発酵プロセスに分類されます。暗発酵では、炭水化物は、偏性嫌気性菌や通性嫌気性菌などの発酵微生物によって水素に変換されます。理論上の最大で、グルコース1モルあたり4 モルのH2_が生成されます。 このプロセス中に、糖は副産物として揮発性脂肪酸（VFA）とアルコールに変換されます。光発酵細菌はVFAから水素を生成することができます。したがって、暗発酵で生成された代謝産物は、光発酵の原料として使用して、水素の全体的な収率を高めることができます。^{[ 127 ]}

酵素触媒プロセスにより、一般的な糖であるキシロースが理論収率のほぼ100%で水素に変換される。このプロセスでは、新規ポリリン酸キシロキナーゼ（XK）を含む13種類の酵素が使用される。^{[ 128 ]}

生体触媒電気分解

暗発酵の他に、電気水素生成（微生物を用いた電気分解）も可能性の一つです。微生物燃料電池を使用すれば、廃水や植物から発電することができます。生物触媒電気分解は生物学的水素生成と混同してはいけません。後者は藻類のみを使用し、藻類自体が瞬時に水素を生成するのに対し、生物触媒電気分解では、微生物燃料電池を通した後に水素が生成され、さまざまな水生植物^{[ 133 ] [ 134 ]}を使用できます。これらには、リードスイートグラス、コードグラス、米、トマト、ルピナス、藻類が含まれます。^{[ 135 ]}

アルミニウム合金粉末は水と接触すると反応して水素ガスを生成する。理論収率の100パーセントで水素を生成すると報告されている。^{[ 136 ] [ 137 ]}このプロセスは経済的ではない。

メタン（天然ガス）の熱分解は、溶融金属触媒を通してメタンをバブリングするワンステッププロセス^{[ 141 ]で水素を生成する「温室効果ガスなし」のアプローチであり、2017年に実験室条件下で実証され、現在より大規模な試験が行われています。 [ 142 ] [ 143 ]}このプロセスは高温（1065  ℃）で行われます。^{[ 144 ] [ 145 ] [ 146 ] [ 147 ]} 1  kgの水素を生成するには、プロセス熱のために約18 kWhの電力が必要です。^{[ 148 ]}メタンの熱分解は、次の反応式で表すことができます。^{[ 149 ]}

CH₄ (g) → C(s) + 2H₂ (g) ΔH° = 74.8 kJ/mol

工業用グレードの固体炭素は、製造原料として販売されたり、アスファルト舗装材に混ぜ込まれたり、埋め立て処分されたりすることがあります。

2023年現在、メタン熱分解技術はいくつかの企業で開発の初期段階にあり、商業化には克服すべき障害がある。^{[ 150 ]}

発酵による水素生成は、嫌気性変換と同様の3つのステップを含む多酵素系を使用する多様な細菌群によって実現される、有機基質のバイオ水素への発酵変換です。暗発酵反応は光エネルギーを必要としないため、昼夜を問わず有機化合物から水素を継続的に生成することができます。光発酵は、光の存在下でのみ進行するという点で暗発酵とは異なります。電気水素生成は、微生物燃料電池で有機物から水素を生成するために使用されます。^{[ 151 ]}

生物学的水素は藻類バイオリアクターで生産できます。1990年代後半に、藻類から硫黄を奪うと、酸素の生成、つまり通常の光合成から水素の生成に切り替わることが発見されました。 ^{[ 152 ]}_{生物学的水素は、藻類以外の原料を使用して生産することもできます。最も一般的な原料は廃棄物です。このプロセスでは、バクテリアが炭化水素を摂取し、水素とCO2} を排出します。^{[ 153 ]}

通常の電気分解に加えて、微生物を用いた電気分解も可能性の一つです。バイオ触媒電気分解では、微生物燃料電池を通過した後に水素が生成され、さまざまな水生植物 を使用できます。これらには、リードスイートグラス、コードグラス、米、トマト、ルピナス、藻類が含まれます^{[ 154 ]。}

高圧電解は、水（H₂O _）を電気分解して酸素（O₂ _）と水素ガス（H₂ _）に分解する水の電気分解であり、水に電流を流すことによって行われます。標準的な電解槽との違いは、圧縮水素の出力が約 120～200 bar（1740～2900 psi、12～20 MPa）であることです。 ^{[ 155 ]}化学圧縮と呼ばれるプロセスによって電解槽内で水素を加圧することで、外部水素圧縮機の必要性がなくなり、^{[ 156 ]}内部圧縮の平均エネルギー消費は約 3% です。^{[ 157 ]}ヨーロッパ最大の水素製造プラント（1,400,000  kg/年、高圧水電解、アルカリ技術）は、フィンランドのコッコラで稼働しています。^{[ 158 ]}

水素は、高温電気分解（HTE）によって熱と電気の形で供給されるエネルギーから生成できます。HTEではエネルギーの一部が熱の形で供給されるため、熱から電気、そして水素へと2回変換する必要のあるエネルギーが少なくなります。したがって、水素を生成するために必要なエネルギーは潜在的に少なくなります。核熱を使用して水から水素を分離することができます。高温（950～1000  ℃）のガス冷却原子炉は、核熱を使用して熱化学的に水から水素を分離する可能性があります。高温電気分解は、生成された水素1キログラムあたり108 MJ （熱）で実験室で実証されていますが^{[ 159 ]}、商業規模ではありません。さらに、これは低品質の「商業用」水素であり、燃料電池での使用には適していません。^{[ 160 ]} 

太陽光発電システムで生成された電気を使用すると、水素を生成する最もクリーンな方法が提供されます。水は電気分解によって水素と酸素に分解されます。これは、人工光合成とも呼ばれる光電気化学セル（PEC）プロセスです。^{[ 161 ]} 1983年に、Energy Conversion DevicesのWilliam Ayersは、水を直接分解するための最初の多接合高効率光電気化学システムを実証し、特許を取得しました。 ^{[ 162 ]}このグループは、現在「人工葉」または「ワイヤレス太陽光水分解」と呼ばれる、水に直接浸した低コストの薄膜アモルファスシリコン多接合シートを使用した直接水分解を実証しました。^{[ 163 ] [ 164 ]}

水素は様々な触媒で装飾された前面のアモルファスシリコン表面で発生し、酸素は背面の金属基板から発生した。多接合セルの上にあるナフィオン膜はイオン輸送の経路を提供した。彼らの特許には、アモルファスシリコンとシリコンゲルマニウム合金に加えて、直接水分解用のさまざまな他の半導体多接合材料も記載されている。大学と太陽光発電産業では、高効率多接合セル技術の開発に向けた研究が続けられている。このプロセスが、太陽光発電と電解システムを使用する代わりに、水中に直接懸濁された光触媒によって補助される場合、反応は1ステップのみで、効率を向上させることができる。^{[ 163 ] [ 164 ]}

イースト・アングリア大学のトーマス・ナンとそのチームが研究した方法は、金電極をリン化インジウム（InP）ナノ粒子の層で覆ったものである。彼らは鉄硫黄錯体を層状構造に導入し、これを水に浸し、微弱な電流を流しながら光を照射すると、60%の効率で水素を生成した。^{[ 165 ]}

2015年、パナソニック株式会社は、太陽光の57%を吸収して水の分解による水素ガスの生成を促進する窒化ニオブをベースとした光触媒を開発したと報じられた。[ 166 ]同社は^{、 2020年}より前にではなく、「できるだけ早く」商業化を実現する計画である。

水を水素と酸素に分解するには、非常に高い温度が必要です。このプロセスを実用的な温度で実行するには触媒が必要です。水の加熱は、集光型太陽熱発電を使用して行うことができます。Hydrosol -2は、スペインのプラタフォルマ・ソーラー・デ・アルメリアにある 100 キロワットのパイロットプラントで、太陽光を使用して水を加熱するために必要な 800 ～ 1,200 °C を得ています。Hydrosol II は 2008 年以来稼働しています。この 100 キロワットのパイロットプラントの設計はモジュール式コンセプトに基づいています。そのため、利用可能なリアクターユニットを増やし、プラントを適切なサイズのヘリオスタットフィールド (太陽追尾ミラーのフィールド) に接続することにより、この技術をメガワットの範囲に容易にスケールアップできる可能性があります。^{[ 167 ]} 

水の分解に使用できる熱化学サイクルは352 以上^{[ 168 ]あり[ 169 ]}、鉄酸化物サイクル、セリウム(IV)酸化物-セリウム(III)酸化物サイクル、亜鉛亜鉛酸化物サイクル、硫黄-ヨウ素サイクル、銅-塩素サイクル、ハイブリッド硫黄サイクル、アルミニウムアルミニウム酸化物サイクルなど、これらのサイクルのうち約 12 種類が、電気を使用せずに水と熱から水素と酸素を生成するために研究および試験段階にあります^{[ 170 ]} 。これらのプロセスは、高温電気分解よりも効率的で、典型的にはLHV効率が 35% ～ 49% の範囲です。石炭または天然ガスからの化学エネルギーを使用した水素の熱化学的製造は、直接化学経路の方が効率的であるため、一般的には考慮されていません。

熱化学的水素製造プロセスは、いずれも生産レベルで実証されていないが、いくつかは実験室レベルで実証されている。

クヴァルナー法、またはクヴァルナーカーボンブラック水素法（CB&H）^{[ 171 ]}は、1980年代にノルウェーの同名の会社によって開発された、メタン、天然ガス、バイオガスなどの炭化水素（C _n H _m）から水素を製造する方法です。原料の利用可能なエネルギーのうち、約48%が水素に、40%が活性炭に、10%が過熱蒸気に含まれています。 ^{[ 96 ]}

2019年現在水素は主に工業原料として、主にアンモニアやメタノールの製造、および石油精製に使用されます。当初、水素ガスは便利な貯留層に自然には存在しないと考えられていましたが、現在ではそうではないことが実証されています。現在、マリのクリコロ地方のブラケブグー近郊で水素システムが開発され、周辺の村に電力を供給しています。^{[ 172 ]}近年、大陸の陸上地質環境で自然発生する水素の発見がさらに増えており^{[ 173 ]} 、エネルギー転換の取り組みを支援する天然水素またはネイティブ水素（ホワイト水素^{[ 174 ]}やその他のさまざまな名称でも知られています）という新しい分野への道が開かれています。^{[ 175 ] [ 176 ]}

再生可能な水素経済のために、北米大陸中央リフトシステムで白色水素を大規模に発見または生産できる可能性がある。水を高温の鉄分豊富な岩盤に汲み上げて水素を生成し、その水素を抽出することができる。^{[ 177 ]}