人类每年需要大量的能源，来合成日常生活中使用的数亿吨化学物质。为了满足这一需求，化工行业通常采用燃料燃烧，捕获其过程中释放的能量来合成化学品，而这种方法会产生七分之一的人为温室气体排放。全球变暖使得我们必须替换掉化石燃料，以减少其对气候的影响。传统甲烷蒸汽制氢中，制备每千克氢气会释放9千克二氧化碳，其中四分之一来自燃料燃烧。

      Wismann等在文章中的结果表明，甲烷燃料蒸汽重整反应器可以被电加热反应器所取代，从而避免了燃料燃烧产生的一般上，电气化只有在由可再生能源产生时才能有助于减缓气候变化，目前，制氢时产生的二氧化碳占全球温室气体排放量的三分之一，并且主要基于化石燃料燃烧。尽管欧盟15%的电网供应都有绿色标签，但事实上绿色电力目前仅占世界能源消耗总量的3%。

      对于间歇性可再生能源而言，如太阳能和风能，如果以化学品形式储存能源，将有助于平衡供需。在这种情况下，蒸汽甲烷重整的电气化可以提供部分解决方案，通过将过剩的电力从电网中抽出来生产氢气，而被认为是一种能源载体，而不是一种化学手段。因此绿色电力也可以储存在氨、甲醇和二甲醚中。

      原则上，电比热更容易完全转化为有用的功，因此，将电用于加热并不能充分利用其全部潜力。然而，由于经济、社会和技术因素之间的相互作用，特别是绿色电力供应的间歇性，充分证明了其用于加热的合理性。电力生产商越来越多与加工行业整合，例如德国的化工公司、钢厂和废物处理公司之间的联盟，一个典型的例子是钢铁工业排放的二氧化碳与有机废物厌氧消化产生的生物甲烷相结合，产生一氧化碳和氢气，可以用来还原铁矿石。

      电加热，也就是利用电而不是燃烧来产生热量，预计将成为化学公司实施电气化的首选。除了甲烷蒸汽重整制氢以外，还有其它一些新发展的例子，比如利用微波提高反应选择性、利用电流捕获二氧化碳、利用焦耳效应进行导电材料的3D打印等。

       下一步将是直接利用电来制造分子，比如将水电解成氢和氧，以及使用等离子体从甲烷中生产乙烯，这种“从能源到化学品”的方法有可能有助于化工行业从使用化石燃料转变为使用新能源。这将影响拥有巨大市场和巨大能源需求，从而生产出顶级高价化学品，如氨、轻质烯烃、甲醇和芳烃等。这些化学品是进一步转化为最终产品的基础。

        由Wismann等人开发出的这种电加热方案，可以使生产过程更加紧凑，从而大大减少初始资本投资，促进新兴技术领域的扩散。但电气化并不局限于化工行业，满足运输所需的能源，尤其是航空航天方面，至少在过渡期内，还需要使用合成液体燃料，其体积能量密度比电池高一个数量级。因此，最大的挑战将是从可再生能源中发电。

        电气化为化学工业提供了一个新的前沿，并为化学品和能源载体的可持续生产提供了一个新的领域。Wismann等人的研究是向这种电气化迈出的重要一步，这就像是托马斯·爱迪生发明电灯取代蜡烛一样，让生活变得更加廉价和绿色。

Kevin M. Van Geem, Vladimir V. Galvita, Guy B. Marin. Making chemicals with electricity, Science, 2019, 364, 734-735. DOI:10.1126/science.aax5179