当前，全球能源体系对化石燃料的依赖严重，导致温室气体排放持续增加。交通领域占全球CO₂排放的25%，且90%以上依赖石油产品。现有的可再生能源（风能、太阳能）在交通部门的应用有限，需要转化为便携性更高的能源载体。
e-Fuels是指利用可再生电力（风能、太阳能、水电或其他零碳/低碳电力）通过电解水制取绿色氢气（Green Hydrogen），再配合来自二氧化碳捕集（CO₂ Capture）或可生物质等碳源，经过合成工艺生产出各种液体或气体燃料。e-Fuels（合成燃料）的原料往往包括“绿色氢气”和来源于大气或生物质排放的 CO₂，如果整个生产过程所用的能量来自可再生能源（风能、太阳能、水电等），那么燃料使用时排放的二氧化碳与前端捕集到的二氧化碳可以实现环闭循环，不会新增化石碳排放，理论上实现“接近零碳”或“净零排放”的目标。
这些燃料在性质和使用方式上与常规化石燃料类似，改动现有车辆、加油站管线和储罐的幅度相对较小。这对于仍有大量内燃机车队存量的地区，具有现实可行性。内燃机在某些应用场景（如航运航空、重载卡车、非道路机械、部分特种车辆等）依然拥有不可替代的优势或难以快速转型。e-Fuels 的出现为这些领域提供了一条过渡或长期可行的减碳路径，使得内燃机技术可以“苟延残喘”甚至在减碳时代继续存在。同时，e-Fuels 作为液体或高能气体燃料，能量密度与传统化石燃料相当，且储运方式成熟，对于跨季节或长距离的能源储备具备优势。
e-Fuels 的主要生产技术路线
绿色氢气制取
电解水制氢：利用可再生电力对水进行电解，得到氢气（H₂）。目前主流技术包括碱性电解（Alkaline Electrolysis, AWE）、质子交换膜电解（PEM）和固体氧化物电解（SOE）。随着电解槽技术的提高、规模化带来成本下降以及可再生能源的快速发展，绿色氢气的成本正逐步下降。
生物质热解或气化制氢：虽然并非最主要的“e”路线，但部分场景也可以通过生物质气化来获得氢气，并结合可再生能源供电实现低碳化。
CO₂ 捕集
直接空气捕集（DAC, Direct Air Capture）：从空气中分离出低浓度的CO₂，通过吸附或化学溶液吸收等技术实现。DAC 技术正处于商业化的早期阶段，能耗和成本偏高，但未来规模化可进一步降低成本。
点源捕集（Point Source Capture）：从工业排放或生物质燃烧排放中富集CO₂，此类捕集的CO₂ 浓度一般比大气中更高，能耗和成本通常比DAC更低。
生物质来源 CO₂：例如对生物乙醇厂、沼气厂排放的 CO₂ 进行捕集，可以实现碳中和甚至负排放（配合 BECCS 模式）。
燃料合成
Fischer-Tropsch（费托合成）：将合成气（H₂ + CO 或H₂ + CO₂）在催化剂（常见为铁或钴基催化剂）条件下合成各种烃类，包括柴油、煤油、汽油组分等液体燃料。该技术工业化成熟，已有近百年历史。
甲醇路线：H₂ 与 CO₂ 在催化剂和一定条件下合成甲醇（CH₃OH），然后可以将甲醇作为最终燃料，或进一步转化为汽油、烯烃等。
合成甲烷（SNG）：H₂ 与 CO₂ 在催化剂下合成甲烷（CH₄），可直接并入天然气管网，用于发电或燃料。
其他衍生物：包括氨（NH₃）合成（虽然氨并非含碳燃料，但亦可视作一种e-Fuel 载体），或DME（二甲醚）合成等。
市场现状
预计未来5年，e-Fuels的市场占有率可达10%，20年内有望达到30%，尤其在航空和航运领域。到本世纪末，当前正在建设的项目有能力满足全球交通液体燃料需求的20%。
一些大型国际能源企业（如Shell、BP、Repsol等）与工程技术公司（如Siemens、HIF Global等）在全球范围内开启e-Fuels示范工厂，生产航空燃料或合成汽柴油。这些工厂目前产能通常在千吨至万吨级别，尚未达到真正大规模商业化。
德国：Sunfire在国内推进e-Fuels技术研发，并在全球范围内寻找低成本可再生电力来源建立生产基地。
智利：Haru Oni利用其北部阿塔卡马沙漠强大太阳能与南部沿海风能进行制氢，年产75万升e-Fuels。
挪威：Norsk e-Fuel计划到2030年生产2.5亿升可持续航空燃料（SAF）。
瑞典：Hybrit通过氢气生产无碳钢铁，减少高达95%的碳排放。
沙特、阿联酋等中东国家也在利用丰富且日益廉价的太阳能资源发展绿色氢和衍生品的出口。
市场挑战
由于生产链条长（制氢、CO₂ 捕集、合成工艺）且能耗高，当前 e-Fuels 成本显著高于化石燃料。例如e-methanol的成本在66美元/GJ左右，而传统汽油的成本仅为30美元/GJ以下。小规模示范项目的生产成本一般可达每升汽油当量 3~8 欧元（或更高），与市场化汽油、柴油相比缺乏经济竞争力。
绿色氢制取成本
目前制氢占据e-Fuels生产成本较大份额，PEM、碱性等电解槽的资本成本在持续下降，效率有所提升，但要实现大规模、持续低成本的氢供给，还需要在可再生能源装机、输电基础设施、电解槽制造规模化等方面取得突破。
未来若能够将绿色氢的成本降至 1.5~2 美元/kg（或更低），将极大促进e-Fuels大规模产业化。
CO₂ 捕集的能耗与成本
直接空气捕集技术具有“来源最广泛但浓度最低、能耗高、成本高”等特点，若大规模依赖DAC，对电力和热源的需求将很大；除非DAC成本显著下降至 100~150 美元/吨CO₂ 或更低，否则 e-Fuels 难以大范围普及。
对点源或生物质排放源的CO₂ 捕集成本相对较低，但来源总量有限，且需确保碳源清洁或可持续。
合成工艺与催化技术
Fischer-Tropsch 等工艺虽成熟，但需高温高压操作，设备投资大、操作难度高，产物组成分布也需要进一步下游分离或加工。
甲醇合成路线相对简单，但若要再将甲醇升级转化成烯烃或汽柴油，需额外的工艺设备。
催化剂的寿命、选择性及耐受性会影响最终经济性；新型催化材料及工艺可能在未来进一步降低成本或提高产品品质。
能源效率与整体减排效果
e-Fuels整个链条（电解水→合成→燃烧）往往效率较低，相比直接使用电力或氢气，多了中间转化环节，能量损失明显。
在需要高密度燃料、无法直接电气化或使用氢燃料的场景，e-Fuels 依然具有独特价值；但若有更直接的电气化替代方式，往往效率更高，减排成本也更低。
