作为能源 ，氢的优势十分突出 。一是 ，氢元素漫衍普遍 ，约占宇宙物质总量的81.75% ，在地球水体中储量富厚 ；二是 ，氢气的燃烧热值高 ，是汽油的3倍、酒精的3.9倍、焦炭的4.5倍 ；三是 ，氢气燃烧的产品只有一种——水 。泉源富厚 ，能量密度高 ，清洁无污染 ，集三重优势于一身 ，在提倡绿色生长的今天 ，氢能源的开发与使用受到亘古未有的重视 。 近年来 ，我国氢能手艺及工业快速生长：首列氢能源市域列车完成达速试跑 ，海水直接制氢手艺在福建海试乐成 ，《氢能工业生长中恒久妄想（2021—2035年）》《氢能工业标准系统建设指南（2023版）》等陆续推出……氢能作为清洁能源 ，为经济社会生长注入强劲动力 ，也成为深受关注的科技话题 。 既是清洁能源 ，也是“多彩”能源 氢元素并不即是氢能源 。从人类使用氢能的广义角度来看 ，太阳质量的72%是氢 ，它几十亿年来通过一连一直的热核聚变 ，把氢中的能量转换成光能 ，源源一直地送达地球 ，驱动地球上的物质循环与能量循环 ，孕育了地球上的生命 。而我们一样平常生爆发涯中用到的氢能 ，主要是氢和氧举行化学反应释放出的化学能 。 数百年来 ，人类从未阻止对低能耗、低本钱氢能制取手艺的探索 。由于地球上的氢元素只占地球总质量的0.76% ，其中氢单质 ，也就是氢分子的赋存更是极其希罕 ，以是人类无法像勘探开采石油和煤炭那样容易找到“氢矿” ，而要通过科技手段来制取氢气 。19世纪后 ，氢燃料动力火箭把人类带入漂亮的太空 ，氢燃料电池手艺的泛起则让“氢—电”直接转换成为可能 。直到今天 ，科学家仍在起劲将地球上的太阳能、风能、海洋能等可再生能源 ，再度转化为氢这一清洁、高密度的能源形式 。 氢能是“多彩”的 。凭证差别制取方法 ，氢能可分为绿氢、灰氢、蓝氢、紫氢、金氢等 。其中 ，灰氢来自煤炭制氢、自然气制氢、工业副产氢气 ，属于直接制氢 ，本钱较低 ，但需要消耗煤、自然气等化石能源 ，会爆发大宗二氧化碳 。现在 ，灰氢产量约占全球氢气产量的九成以上 。蓝氢则是在灰氢基础上 ，将制备历程中排放的二氧化碳副产品捕获、使用和封存 ，越发环保 。紫氢是使用核能举行大规模电解水制氢 。近年来 ，地质学家还发明了金氢 ，它由地下水与地下橄榄石（一种呈绿色的镁铁硅酸盐）等矿物相互作用 ，使水被还原为氧气和氢气 。在这一历程中 ，氧气与矿物中的铁团结 ，氢气则逃逸到周围的岩石中 ，并使用地下矿石的石化历程一直再生氢气 。金氢因其地质蕴藏勘探和开采难度极大 ，现在尚未获得充分开发使用 。 最为主要的绿氢 ，是通过风能或太阳能等可再生清洁能源发电 ，再使用这些清洁电能 ，以电解水方法制取氢气 。绿氢在制取历程中基本不爆发温室气体 ，是现在氢能生长的主要趋势 。放眼天下 ，绿氢成为各国清洁能源转型的主要一环 ，不少国家出台了相关政策 ，勉励建设大规模绿氢供应链 。2023年8月 ，我国首个万吨级光伏发电直接制绿氢项目——新疆库车绿氢树模项目周全建成投产 ，每年可生产2万吨绿氢 ，镌汰二氧化碳排放约48.5万吨 。 立异“开采”方法 ，向海洋要氢 进入21世纪 ，氢能应用场景越发普遍 。从汽车到船舶 ，从工厂抵家庭 ，氢能泛起在社会生爆发涯各个方面 ，不少大型都会最先兴建加氢站等基础设施 ，氢能源手艺与工业获得大规模推广 。中国作为氢能生产大国和使用大国 ，有力推动氢能生长 。在交通领域 ，2022年我国氢能源汽车保有量首次突破万辆 ，预计到2025年有望增至10万辆 。 在兴旺的需求指导下 ，绿氢制取的本钱大大降低 。现在 ，绿氢主要通过电解水来制取 ，本钱的80%来自电解历程的能耗 。凭证事情原理、温度以及所用电解池质料的差别 ，电解水制氢可分为碱性电解水、质子交流膜电解水、高温固体氧化物电解水3类 。碱性电解水手艺成熟度较高 ，具有本钱优势 ，是现有大规模绿氢工程项目的主要计划 。质子交流膜电解水手艺效率高于碱性电解水 ，系统集成简朴 ，但需要使用贵金属铂、铱等作为催化剂 ，现在装备本钱约为碱性电解水的3倍 ，未来需通过新型催化剂的开发和膜电极制备手艺的生长提升性价比 。高温固体氧化物电解水手艺 ，则是在500—800摄氏度高温下 ，将电能和热能转化为化学能（氢能） ，氢气被高效地疏散出来 ，被以为是理论效率最高的电解水制氢手艺 。综合来看 ，生长新型电解质质料、提高要害质料寿命、优化事情温度成为电解制氢手艺的生长偏向 。 新的制取方法也在开发中 。其中 ，海水直接电解制氢手艺和海优势电手艺备受关注 。未来绿氢的大规模生产 ，与风能、太阳能等可再生能源相耦合是要害 。特殊是在海优势电生长迅速 ，海水资源颇为富厚（地球水资源总量的97%）的配景下 ，使用海水直接电解制氢手艺和海优势电手艺向海洋要氢 ，成为绿氢制取的主要偏向 。这就像在大海上建起一座座“氢矿” ，产出的绿氢可直接通过海上油气管道等举行远距离运输 ，提供了大宗氢能 。 实现海水直接制氢的设想 ，要迈过不少手艺门槛 。电解海水制取氢有两种方法：一是淡化海水至纯水再制氢 ，手艺重大、本钱高 ，难以规� ；� ；二是海水直接电解制氢 ，难点在于海水因素重大 ，对装备中的催化剂、电极、隔膜要求很高 。经由恒久攻关 ，我们实验用物理力学要领 ，在一种透气不透水的“膜”作用下 ，把海水里的水汽“抽”出来 ，阻遏海水中的杂质离子 ，从而使水汽成为电解制氢用的“纯水” ，向电解液补水 。2022年11月 ，这一效果揭晓在《自然》杂志 ，后被科技部评为2022年中国科学十大希望之一 。未来 ，海水直接制氢有望开发氢能源手艺和工业化新赛道 。 储用团结 ，富重使用手段 解决了氢能的泉源和制取本钱问题 ，就要思量怎样把氢能送达种种应用场景并立异氢能使用方法 。贮存和运输 ，始终是人类能源使用的手艺课题 。氢气密度小、易燃烧 ，因而储运本钱高 ，保存清静危害 ，恒久以来影响着氢能使用 。为此 ，科学家们正实验将氢转化为易储易运的氨或甲醇 ，进而实现绿氢大规模应用 。好比 ，以经典的哈伯—博施工艺借助氮气及氢气制取氨气 ，或使用新兴的电化学常压低能耗合成氨手艺 ，实现“氢氨融合” ，富厚了化肥、工业等古板用氨行业及绿氨掺混发电、绿色船用燃料等下游新兴领域的能源供应 。另外 ，使用绿氢和二氧化碳合成绿色甲醇 ，也能实现氢能整体的全周期近零排放 。现在全球市场对绿色甲醇、绿氨、生物柴油等绿色清洁液体燃料需求重大 ，相关工业总产能有待进一步提高 ，绿色清洁液体燃料远景辽阔 ，有望成为更具经济性的绿氢消纳使用新路径 。 除了作为化工质料（如石油炼化、合成氨、合成甲醇）和工业工艺气体（如钢铁、半导体行业还原剂）等古板使用方法外 ，绿氢还可以作为能源、燃料来使用 。氢燃料电池是现在被普遍看好的氢能使用蹊径 。氢燃料电池汽车具备零排放、零污染、无噪声、增补燃料快、续航能力强等优势 。2022年北京冬奥会时代 ，凌驾1000辆氢能源汽车投入使用 ，并配备了30多个加氢站 ，这是迄今为止氢燃料电池汽车在全球最大规模的集中树模运营 。 在新手艺加持下 ，氢能交通工具可以实现风、光、水到氢再到水的“无碳物质闭环” ，组成绿色生长的一次次清洁能量循环 。好比氢能源市域列车 ，以天天500公里里程计 ，每年约莫可镌汰10余吨二氧化碳排放 。未来 ，氢能大巴、氢能重卡、氢动力船舶、氢动力无人机等都可能泛起 ，氢能交通工具也有望与其他新能源交通工具一道 ，修建城乡生长的运力网络 。 展望未来 ，在实现“双碳”目的的历程中 ，氢能源将在交通、工业、修建、电力、国防、航空航天等领域施展更着述用 。这需要科研事情者和一线企业配合起劲 ，开发氢能制取、贮存、运输、使用等一系列新手艺 。时不我待 ，元素周期表上的第一个名字 ，尚有许多神秘期待我们去探索发明 。
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