自2013年以来，微软就开始试验氢能，当时它开始测试固态氧化物燃料电池（SOFC），该燃料电池从天然气中提取氢气（H 2），以在数据中心中运行服务器机架。
SOFC技术非常昂贵（并且仍然很昂贵），它依赖于化石燃料并产生CO 2，因此该软件巨头最终将项目搁置了。
同时，质子交换膜（PEM）燃料电池的价格已大大降低。
PEM燃料电池使用纯化的H 2而不是从天然气中提取的氢气。
它们在较低的温度下运行并且是碳中性的，使其成为SOFC的理想替代品。
250kW PEM燃料电池备用发电机用发电机，这种备用发电机很少被使用，以至于它们在每月的测试中比实际运行消耗更多的燃料。
但是它们仍然需要维护，并且柴油的保质期有限，因此找到可靠，具有成本效益的替代品是有意义的。
以可比的价格，PEM燃料电池可提供与柴油发电机相同的发电能力。
燃油费用尽管PEM燃料电池的价格与等效柴油发电机的价格相似，但系统使用的燃料成本却不相同。
氢的一公斤具有几乎同样多的能量作为柴油燃料的加仑，但每能含量的单元，氢燃料成本的五倍以上之多柴油。
燃料电池的效率是柴油发电机的两倍，但燃料成本却是柴油的两倍，但就每千瓦小时发电的价格而言，氢的价格仍然高出近三倍。
如果只有丰富，廉价的氢源可用。
哦，是的……有！电解我们行星表面的三分之二被富含氢的物质（H 2 O）覆盖，但是那些氢原子与它们的氧同胞紧密相连，并且共价键很难断裂。
通过电解分离水分子需要约50kWh的电能才能获得一公斤氢气。
（所产生的氢包含33kWh的能量。
）如果您是从电网购买电，这是一个问题，但如果使用太阳能（如Microsoft计划的那样），则不必担心。
以下是太阳能电解的工作原理：加油尽管光生伏打效应和电解过程效率都相对较低，但由于两个原因，对于这种特殊的应用（备用发电），效率不太重要。
首先，阳光是自由的。
（太阳能电池板要花钱，但是在这种情况下，这是很小的初始投资。
）其次，这些发电机很少运转，因此可以说，它们的氢气罐可以“滴灌”，可以说，有一个相对较小的阵列，只要在太阳刚好照耀着。
氢气罐例如，微软的燃料电池容量为250kW，能够为10个机架的数据服务器供电48小时。
总共有12MWh的电力。
燃料电池的效率约为60％，因此需要600kg的氢气才能产生那么多的电能。
您需要补充多少阵列？嗯，以50kWh / kg的速度产生30兆瓦时的电力才能产生600kg的氢气。
但是请记住，这些是备用生成器；他们连续运行48小时的可能性极小。
如果从足够的氢气开始为机架供电几个小时（例如60公斤左右），那么一个1兆瓦的太阳能电池阵列可以在不到一周的时间内产生剩余的540公斤。
根据微软工程师马克·梦露的说法，发电机闲置超过其寿命的99％，这意味着它们每年运转约三天。
然后，平均而言，电解槽可能需要最多四个月的时间才能缓慢地重新装满氢气罐。
平均每天有五个高峰日晒时间，一个适中的50kW阵列就可以完成这项工作。
为什么不使用电池？通过上面的计算，我们发现提取一公斤氢气需要50千瓦时的能量，而氢气又可以产生20千瓦时的电能。
这是40％的往返效率，与电池轻松超过85％的电池相比，这是非常糟糕的。
在基于云的数据中心问世之前，公司拥有的本地服务器具有由不间断电源（UPS）提供的备用电源，该不间断电源由充电控制器，电池和逆变器组成。
许多数据中心继续在其服务器上运行UPS。
如果电池在服务器级别工作，那为什么不在数据中心级别使用电池呢？在选择储能系统时，工程师必须考虑一些因素，例如初始价格，运行和维护成本，往返效率，容量等。
燃料电池的前期价格要小得多，但如果人们购买电力生产氢气，则往返效率低会导致较高的总体运行成本。
尽管电池在往返效率上取胜，但它们会招致更高的资本成本，该成本与存储容量成正比。
但是，对于氢气，增加的存储容量仅涉及更多（或更大）的储罐，而不涉及额外的燃料电池。
根据国家可再生能源实验室（NREL）的研究，持续时间超过12小时，氢气比电池具有经济优势。
在前面的示例中，Microsoft将其服务器运行了48小时，消耗了大约12MWh的能量。
几年后，我们可以预期锂离子电池的价格将下降至每千瓦时100美元，因此12MWh的电池将使您损失约120万美元。
在每千瓦50 $，一个250kW的燃料电池运行$ 12,500元。
（这没有考虑储罐或太阳能电池板的成本，但是可以肯定地说，储罐或太阳能电池板的成本不会接近百万美元大关。
）产生多少兆瓦时的电能取决于氢气的大小系统中的储罐。
对环境造成的影响没有技术是完全良性的。
可持续发展的目标是尽可能减少损害。
制造“绿色能源”设备通常是一个肮脏的过程，尤其是当这些材料需要采矿，冶炼和其他加工时。
大多数PEM燃料电池中的催化剂是铂，铂是一种稀有的贵金属，主要在南非开采，在俄罗斯，津巴布韦，加拿大和美国的生产规模较小。
除用于燃料电池外，铂还用于催化转化器和汽油精炼厂。
虽然提取和加工铂矿石的碳足迹较高，但金属本身具有可回收性，从而减少了对环境的负面影响。
实际上，回收铂金导致价格降低，这是燃料电池变得越来越便宜的部分原因。
更好的是，研究人员正在开发由铂替代材料制成的催化剂，例如碳纳米纤维甚至生物合成材料。
更多关于效率燃料电池会产生大量的热量，因此它们经常用于热电联产（CHP）或联合生产系统中，由于不会浪费热量，因此可以提高效率。
在夏季，也可以使用吸收式制冷机将多余的热量用于冷却区域。
在此应用程序中似乎没有什么问题，因为备用发电机燃料电池很少产生能量，但是就像现在考虑将空闲的数据中心UPS用于电网支持一样，燃料电池也可以以类似的容量使用。
也许燃料电池而非电池将成为新型的峰值发电站。
会飞吗？在这一点上，微软仍处于使用燃料电池作为备用发电机的探索阶段。
250kW系统是概念证明；下一步是测试3MW系统，该系统等效于公司数据中心站点的柴油发电机。
从更大的意义上讲，氢经济增长缓慢的一个原因是缺乏基础设施，这有点像鸡或蛋的问题：没有基础设施就很难买入该技术，但是没人愿意投资基础设施，直到人们使用它。
在政府为绿色能源提供一些资金的同时，我们需要更多的私营部门公司来探索这些能源系统的替代用途，以发展绿色经济和可持续环境。
氢在这方面具有巨大潜力；它在多大程度上成为经济可行的技术取决于有多少公司愿意抓住机会。
