煤炭、石油等化石燃料的大量使用對全球環境造成了嚴重汙染，甚至威脅到人類的生存。
威脅。與此同時，化石燃料的儲量是有限的，並將隨著過度開采而耗盡。因此，正在努力減少目前的情況。
雖然受管制的能源(如煤和石油)會造成環境汙染，但清潔能源的開發和應用是大勢所趨。氫能是理想的清潔能源之壹，已經引起了人們的關註。氫氣不僅是壹種清潔能源，而且是壹種優良的能源載體，具有可儲存的特性。儲能是合理利用能量的壹種方式。太陽能和風能分散間歇發電裝置與電網負荷的峰谷差或
大量廉價的電能可以轉化為氫能儲存，需要時再利用。這種儲能方式靈活且分散。氫能也有潛力
傳輸的特性，比如在壹定條件下將電能轉化為氫能，比電力傳輸有壹定的優勢。科學家認為氫可以用於兩種用途。
在十壹世紀，能源階段將成為決定性的能源。
l、制氫的方式
1.1電解水制氫。
電解水制氫是目前應用廣泛且成熟的方法之壹。以水為原料制氫的過程是氫氣和氧氣燃燒生成水。
逆過程，所以只要提供壹定形式的能量，水就能分解。提供電能分解水產生氫氣的效率壹般在
75-85%，其工藝簡單無汙染，但耗電量大，因此其應用受到壹定限制。電網峰谷差電解水制氫作為儲能手段也有特點。我國水力資源豐富，利用水力發電和電解水制氫有其發展前景。太陽能取之不盡，其中光電制氫的方法被稱為太陽能氫能系統，國外已經開展了實驗研究。隨著太陽能電池能量轉換效率的提高、成本的降低和使用壽命的延長，其制氫前景不可估量。同時，太陽能、風能、海洋能也可以通過電力產生氫氣，並以氫氣作為中間能源載體來調節和儲存轉換後的能量，使得對用戶的能源供應更加靈活方便。供電系統多余的電能還可以用來電解水產生氫氣，達到儲能的目的。國內各種規模的水電解制氫裝置有數百臺，但都是小型電解制氫設備，其目的是制氫作為原料而非能源。隨著氫能應用的逐步擴大，電解水制氫的方法將得到發展。
1.2化石燃料制氫
煤、石油和天然氣制氫是目前制氫的主要方法。該方法在國內技術成熟，已建成工業化生產設備。
(1)煤制氫
在中國的能源結構中，煤炭將是未來很長壹段時間的主要能源。如何提高煤炭的利用效率
減少環境汙染是壹個需要不斷研究的課題，將煤轉化為氫氣是其途徑之壹。
從煤中生產含氫氣體的方法主要有兩種:壹種是煤的焦化(或高溫幹餾)，另壹種是煤的氣化。煉焦是指煤在隔絕空氣的條件下，在90-1000℃下制成焦炭，副產品是焦爐煤氣。焦爐煤氣的組成含有55-60%(體積)的氫氣、23-27%的甲烷和6-8%的壹氧化碳。每噸煤可獲得300-350m3煤氣，可用作城市煤氣。
它也是生產氫氣的原料。煤氣化是指煤在高溫、常壓或壓力下與氣化劑反應，轉化為氣體產品。氣化
藥劑為蒸汽或氧氣(空氣)，氣體產物中含有氫氣等成分，其含量因氣化方式不同而異。我國中小型制氫裝置數量眾多，均以煤為原料，氣化後產生含氫氣體作為合成氨原料。這是壹種具有中國特色的氫源獲取方法。采用OGI固定床氣化爐，間歇操作可生產水煤氣。該裝置投資少，操作簡單，其氣體產品主要由氫氣和壹氧化碳組成，其中氫氣可達60%以上，轉化後可制得純氫氣。利用煤氣化制氫，設備費用占投資的主要部分。煤炭地下氣化方法近幾十年來壹直受到重視。地下氣化技術有煤
資源利用率高，減少或避免對地表環境的破壞。中國礦業大學開發並改進了“長通道、大中斷”
地面兩段地下煤氣化生產水煤氣新工藝，氫氣含量50%以上。已在唐山劉莊投入工業試運行，日產水煤氣5萬m3。如果經過轉化和變壓吸附提純，可以生產廉價的氫氣，在國內有壹定的發展前景。我國在掌握煤制氫技術方面有很好的基礎，特別是中小型合成氨廠的大量制氫裝置遍布全國，為今後提供氫源創造了條件。中國自主研發的煤炭地下氣化生產水煤氣獲取廉價氫氣的工藝已經實現。
階段性成果有發展前景，值得關註。
(2)以天然氣或輕油為原料制氫。
在該方法中，在催化劑的存在下，通過與蒸汽的反應和轉化產生氫氣。主要發生以下反應:
CH4+H2O→CO+H2
壹氧化碳+H2O→二氧化碳+赫茲
CnH2h+2+Nh2O→nCO+(Zh+l)HZ
反應在800-820℃下進行。從上面的反應可以看出，壹部分氫氣來自水蒸氣。通過這種方法獲得的氣體組
在我國，氫氣含量可達74%(體積比)，其生產成本主要取決於原材料價格。在中國，輕油價格高，產氣成本貴，應用受到限制。大部分大型合成氨和甲醇裝置都是以天然氣為原料，催化水蒸氣轉化制氫。中國在這壹領域做了大量卓有成效的研究工作，建造了大量工業生產裝置。在中國，開發了間歇式天然氣蒸汽轉化工藝，為小型氨廠生產原料。該方法不需要采用高溫合金轉化爐，設備投資成本低。石油天然氣制氫工藝已經非常成熟，但由於原料的限制，主要用於制備化工原料。
材料。
(3)以重油為原料，通過部分氧化制備氫氣。
重油原料包括石油深加工後的常減壓渣油和燃料油。重油與水蒸氣和氧氣反應產生氫氣。
氣體產品。部分重油燃燒為轉化的吸熱反應提供熱量和壹定的反應溫度。通過這種方法生產的氫氣產品的成本
原材料成本占三分之壹左右，而重油價格低，所以人們重視。我國已建成大型重油部分氧化制氫裝置，用於生產制氫原料。
1.3生物質制氫
生物質資源豐富，是重要的可再生能源。生物質可以通過氣化和微生物制氫。
(1)生物質氣化制氫
薪柴、麥稭、稻稭等生物質原料。被壓制和成型，然後在氣化器(或裂解爐)中氣化或裂解以生產含氫燃料。我國在生物質氣化技術的研究方面已經取得了壹些成果。在國外，由於轉化技術的提高，生物質氣化已經能夠大規模生產水煤氣，其氫氣含量也有了很大的提高。
(2)微生物制氫
微生物制氫技術也引起了人們的關註。氫氣可以在常溫常壓下通過微生物的酶促反應產生。生物量
產氫微生物主要包括趨化微生物和光合微生物。屬於化學營養微生物的是各種發酵類型。
壹些嚴格厭氧菌和兼性厭氧菌)發酵微生物，最初釋放氫氣的底物是各種碳水化合物、蛋白質等。當前可用
碳水化合物發酵制氫專利，產生的氫氣作為發電的能源。光合微生物如微藻和
光合細菌產氫的過程與光合作用有關，稱為光合產氫。
1.4其他制氫物質的制氫
國外已經對硫化氫制氫進行了研究。中國H25資源豐富。比如河北趙蘭莊油氣田開采的天然氣，含H 90%以上，儲量達數千萬噸，是壹種寶貴的資源。從硫化氫中生產氫氣有多種方法。20世紀90年代，中國開展了各種研究，各種研究成果將為未來提供充分合理利用的寶貴資源和清潔能源。
奠定化學原料的基礎。
1.5各種化學工藝中副產品氫的回收
有大量的化學過程，如電解鹽制堿，發酵制酒，合成氨和化肥工業，石油煉制工業。
副產品氫氣，如果采取適當的措施分離和回收氫氣，每年可獲得數億立方米的氫氣。這是不可接受的
被忽視的資源應該回收利用。目前化工廠副產氫氣的回收可以提供更廉價的氫源，應該是
註意壹下。
2.氫氣的分解和運輸
氫氣在壹般條件下以氣態形式存在，給儲存和運輸帶來很大困難。儲氫有三種。
方法:高壓氣體儲存；低溫液態氫儲存:金屬氫化物儲存。
2.l氣體儲存
氣態氫可以儲存在地下倉庫或鋼瓶裏。為了減少儲存體積，必須先壓縮氫氣，這就需要更多的壓縮功。壹般充氣壓力為20mp的高壓鋼瓶儲氫重量只占1.6%；空間用鈦瓶儲氫重量
只有5%。為了提高儲氫量，正在研究壹種微孔儲氫裝置，即微球床。微球系統很薄
壁(1-10um)充滿微孔(l0-10um)，氫氣儲存在微孔中。微球體可以由塑料、玻璃、陶瓷或金屬制成。
2.2、低溫液態氫儲存
氫氣冷卻到-253℃成為液體，然後儲存在高真空絕熱容器中。液態氫儲存過程首先
用於航空航天時，其存儲成本昂貴，安全技術復雜。目前，高隔熱儲氫容器是研究的重點，現在已經出了壹種填充空心微珠的隔熱容器。二氧化矽微珠的導熱系數極小，顆粒非常細小。
顆粒間的對流傳熱可以被完全抑制，在非鍍鋁微球中摻入部分鍍鋁微球(壹般約3%-5%)可以有效地
切斷輻射傳熱。這種新型保溫容器不需要抽真空，保溫效果遠優於壹般高真空保溫容器。
作為壹種理想的液態氫儲罐，美國國家航空航天局廣泛采用了這種新型儲氫容器。
2.3、金屬氫化物儲存
氫和氫化金屬之間會發生可逆反應。當外部加熱金屬氫化物時，它分解成氫化金屬和
釋放氫氣。相反，當氫和氫化金屬形成氫化物時，氫以固體結合的形式儲存在其中，用來儲存氫的氫化金屬。
大多數是由多種元素組成的合金。目前世界上已經研究成功的儲氫合金有很多種，大致可以分為四類:壹類是
稀土鋨鎳等。，每公斤鋨鎳合金可儲存153L氫。二是鐵鈦系，是目前使用最多的儲氫材料，其儲氫量
是前者的4倍，而且價格低，活躍度高。還能在常溫常壓下釋放氫氣，給使用帶來了極大的便利。第三種是鎂，鎂是吸氫量最大的金屬元素，但需要在287℃釋放氫，吸氫非常慢，所以用途有限。第四，釩、鈮、鋯等多元素體系，這些都是稀有貴金屬，所以進壹步研究氫化金屬的化學和物理性質，包括平衡壓力-溫度曲線、反應生成和轉化速率、化學和機械穩定性等。，仍是氫能開發利用中值得關註的問題。金屬氫化物儲氫裝置有固定式和移動式兩種，可作為氫燃料和氫材料的供應源，吸收余熱和儲存太陽能，也可用作氫泵或氫壓縮機。
2.4、氫氣運輸
氫氣雖然有很好的可運輸性，但在使用過程中氣態氫和液態氫都存在，不可忽視。
特殊問題，首先是因為氫特別輕，相對於其他燃料，單位能量在運輸和使用中的體積特別大，甚至是液氫。其次，氫氣特別容易泄漏。以氫氣為燃料的汽車行駛試驗證明，即使是真空密封的氫燃料箱，每24小時也有2%的泄漏率，而汽油壹般壹個月泄漏1%。因此，儲氫容器、氫氣管道、接頭和閥門應采取特殊的密封措施。再次，液氫的溫度極低，只要有壹點點滴落在皮膚上就會發生嚴重凍傷，因此在運輸和使用過程中要特別註意采取各種安全措施。
3.氫能的利用
早在第二次世界大戰期間，氫就被用作A-2火箭發動機的液體推進劑。1960年，液氫首次被用作空間動力燃料。美國在1970年發射的阿波羅飛船使用的起飛火箭也是使用液氫作為燃料。現在氫是火箭領域常見的燃料。對於現代航天飛機來說，更重要的是減輕燃料自重，增加有效載荷。氫氣的能量密度非常高，是普通汽油的3倍，這意味著燃料的自重可以減輕2/3，這對航天飛機無疑是極為有利的。現在的航天飛機是用氫氣作為發動機的推進劑，純氧分為氧化劑。液氫裝在外部推進劑桶中，每次發射需要1450m3，重約100t。
現在科學家正在研究壹種帶有“固態氫”的宇宙飛船。固態氫被用作結構材料和航天器。
動力燃料。在飛行過程中，飛船上所有非重要的部件都可以轉化為能量並被“消耗”。這樣宇宙中的飛船
妳可以飛更長時間。
氫是21世紀重要的能源載體。以氫氣為燃料的燃料電池，燃燒時氫氣和氧氣結合生成水，是壹種清潔發電技術，符合全球環保趨勢。
目前，世界著名汽車制造商為了發展環保汽車，加緊更新傳統車用燃料，決定采用氫能，掀起了發展氫能汽車的熱潮。實驗表明，使用氫燃料電池的汽車排放的碳只有傳統內燃機的碳。
30%，造成的空氣汙染僅為內燃機的5%。美國汽車制造商協會預測，到2002年，美國將生產大約50萬輛-
654.38+0萬輛氫汽車。
除了汽車，從200年開始，美歐日將在飛機上推廣氫燃料。據歐洲空中客車飛機公司稱
據預測，最遲到2002年，歐洲生產的飛機可以大規模使用液氫作為燃料。由於液氫的工作溫度為-253℃，因此有必要對目前的飛機燃油系統進行改進。德國戴姆勒-奔馳航空公司和俄羅斯國際航空公司從1996開始進行實驗，證明在配備雙引擎的噴氣式飛機上使用液氫的安全性是充分的。此外，與汽油相比，氫氣提供的能量是汽油的三倍，但即使是液氫也需要汽油的四倍體積，因此飛機設計師面臨的任務是將傳統機翼設計成可以容納更多液氫的新結構。
我國對氫能開發和應用的研究還處於起步階段，但隨著技術的進步，環境對清潔能源的要求不斷提高。
氫能的高利用率是發展的必然趨勢，對氫源供應的需求勢必與日俱增。在發展過程中，要結合我國的國情。
積極開展擴大氫源和降低價格的研究，以取得更好的經濟效益和社會效益。
4.結束語
在不久的將來，“氫經濟社會”將節約石油、煤炭等化石燃料資源，基本取消內燃機動力系統，實現無汙染排放，緩解溫室效應，讓環境更清潔，空氣更清新。同時，氫能的利用還將帶動可再生能源設備:電解水設備、燃料電池、儲氫裝置等壹系列新興制造業，全面促進經濟發展。核聚變電站、太陽能電站、風力電站、潮汐電站的發展可以進壹步與氫能技術相結合，把人類的能源利用水平提高到壹個新的水平。
總之，氫能的研發前景廣闊。隨著氫能應用領域的逐漸成熟和擴大，必然會促進制氫。
法律研究與發展。適合中國國情的廉價氫供應將進壹步推動氫能的應用，為改善環境造福人類。
人們做出貢獻。