氫能的開發(fā)

①電解法，即直接電解水制氫，因耗電量大、經(jīng)濟性差，至今未能大規(guī)模應用。新發(fā)展的高溫電解(水蒸氣)法(>900℃)，其耗電量比常規(guī)電解法節(jié)省30%左右。
②熱化學法，即在高于1000℃的溫度下熱裂解水或分步反應裂解水制氫的方法，該法可利用核電站供給的熱量分解水制氫，但代價仍然較大。利用高于2000℃的熱源直接熱解水制氫，也正在研制中。
③光解法，是一種利用太陽能的熱電轉換或光電效應來光解水制氫的方法。由于這種反應在一般條件下很難發(fā)生，必須采用性能良好的半導體材料和光催化劑(或光敏劑)，如用微膠粒分散在水中做催化劑。           
④射解法，即利用放射線作用于水分子而使其分解制氫，此法代價很高。
⑤生物化學分解水制氫法，它是利用在光合作用中可釋放氫的微生物而制氫的方法。上述方法中以太陽能制氫法為最可取，但仍有技術上的難題尚需繼續(xù)研究解決。

氫能的儲運

目前，氫的儲存方法主要有以下幾種：常壓儲氫，高壓儲氫，液氫儲氫，金屬氫化物儲氫及吸附儲氫等。液氫儲氫是一種較好的儲氫方法，此法儲氫密度高。但是，制備l升液氫約需消耗電能3kW．h，在儲存過程中液氫還有自然揮發(fā)，因此能耗較高。金屬氫化物的出現(xiàn)為氫的儲存、運輸及利用開辟一條新的途徑。近年來，清華大學、中科院金屬所、防化研究院及西北核技術研究所等單位開始對新型儲氫技術一納米碳材料的儲氫進行了多項基礎性研究。其中，清華大學、中科院金屬所和防化研究院都在室溫下得到了儲氫重量比在12MPa時為8％左右的納米碳材料。

氫能的利用

現(xiàn)在人們正在研究一種“固態(tài)氫”的宇宙飛船。固態(tài)氫既作為飛船的結構材料，又作為飛船的動力燃料。在飛行期間，飛船上所有的非重要零件都可以轉作能源而“消耗掉”。這樣飛船在宇宙中就能飛行更長的時間。在超聲速飛機和遠程洲際客機上以氫作動力燃料的研究已進行多年，目前已進入樣機和試飛階段。

在交通運輸方面，美、德、法、日等汽車大國早已推出以氫作燃料的示范汽車，并進行了幾十萬公里的道路運行試驗。其中美、德、法等國是采用氫化金屬貯氫，而日本則采用液氫。試驗證明，以氫作燃料的汽車在經(jīng)濟性、適應性和安全性三方面均有良好的前景，但目前仍存在貯氫密度小和成本高兩大障礙。前者使汽車連續(xù)行駛的路程受限制，后者主要是由于液氫供應系統(tǒng)費用過高造成的。美國和加拿大已聯(lián)手合作擬在鐵路機車上采用液氫作燃料。在進一步取得研究成果后，從加拿大西部到東部的大陸鐵路上將奔馳著燃用液氫和液氧的機車。

氫不但是一種優(yōu)質燃料，還是石油、化工、化肥和冶金工業(yè)中的重要原料和物料。石油和其他化石燃料的精煉需要氫，如烴的增氫、煤的氣化、重油的精煉等；化工中制氨、制甲醇也需要氫。氫還用來還原鐵礦石，制成燃料電池可直接發(fā)電。采用燃料電池和氫氣一蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，其能量轉換效率將遠高于現(xiàn)有的火電廠。隨著制氫、氫能儲運及燃料電池技術的發(fā)展，氫能將成為其他新能源和可再生能源的最佳載體替代化石能源。

氫能系統(tǒng)由氫的生產(chǎn)、儲運和利用三部分組成。用太陽能或其它可再生能源制氫，用儲氫材料儲氫，用氫燃料電池發(fā)電，將構成近“零排放”可持續(xù)利用的氫能系統(tǒng)，可廣泛作為分布式電源。近十年來，質子交換膜燃料電池技術(PEMFC)取得了突破，可用于驅動交通工具，使氫能替代液體、氣體燃料成為可能。