金属氢化物的化学能、热能、机械能转换功能作其它特殊的用途。因此，可以毫不夸张地说，氢将成为12世纪理想的能源，我们将面临氢能时代。

由于燃料电料的基本原理是电解制氢的逆反应，制氢与燃料电池可与大型电厂、水电站等共同组成储能与共峰负荷相补的供电系统，电多时制氢，电缺时用氢能供给燃料电池发电，这将是今后理想的电力工业组合。氢能在普通民用方面，如炊事、供暖、空调等方面也有广阔的发展前景。

随着人们环境保护意识的增强，世界上开发利用氢能的呼声日益高涨，许多国家都在加强这种新能源的开发和应用研究，并相应地制订了发展计划。

美国夏威夷大学自然能源研究所正在设计建立一种以开发太阳能为中心的“氢能岛”专门生产氢能和应用氢能为主要能源。美国太平洋能源公司，已于1990年发明了生产廉价氢气燃料的新技术，获得专利。其突出优点是生产成本低，相当于1加仑柴油热量的氢气，成本仅为41美分，使氢燃料成为世界上最便宜的燃料能源；另一特点是设备简单便于移动运输，克服了氢燃料储运费用昂贵的缺点。

特别值得一提的是，美国国家航空航天局正计划把一种光合细菌—红螺菌带上太空，用它所放出的氢来作为能源，供航天器使用。由于这种红螺菌生产成本低，生产繁殖快。在农副产品加工厂的废水废渣中均可以进行培养，因此，这一计划一旦研究成功，将为航天航空事业的发展带来新的活力。日本政府十分重视开发氢能，通产省已把氢能开发应用列入其“阳光计划”；文部省也把氢能研究作为重点研究课题。

日本马自达汽车公司积极发展氢能汽车，计划在90年代末向美国加州出售氢能汽车。加拿大政府和欧共体已拨款430万美元作为科研费研究氢能，利用加拿大的水力发电资料生产氢，燃后以液氢形式运往欧洲。据报道，联合建造一座制氢实验工厂将要花费4.2亿美元。德国的巴伐利亚电力公司和一些基金会组织了目前世界上最大的太阳能制氢厂，它位于巴伐利亚州纽伦堡以东100公里的诺因堡地区，投资500万马克，经过3年时间，建造成一座实验性500千瓦级(年发电30万干瓦时)的太阳能氢发电厂。它使用2万平方米太阳能电池板电解水制氢，年产汽车用氢燃料5万立方米。此外，德国还与沙特阿拉伯在利雅得市合建一座350千瓦级的太阳能发电站，为水电解制氢提供动力。

目前，科学家们正在研究设计一种“固态氢”宇宙飞船，这种飞船由直径为3.6米的“氢冰球”簇制成，这是用小型助推火箭发射的氢冰球在地球轨道上组

装起来的，固态氢既作为飞船的结构材料，又作为飞船的动力燃料，在飞行期间，飞船上的所有非重要零件都可以“消耗掉”。预计这种飞船在地球轨道附近可维持运行24年，如在离太阳较远的深层宇宙飞行，这种氢冰球体则可维持更长的时间。总之，世界氢能的开发使用正在蓬勃发展着。

2氢的制取

2. 1 电解水制氢

电解水制氢是目前最为广泛使用的将可再生资源转换为氢的技术，当两个电极(阴极和阳极)分别通上直流电,并且浸入水中时，在催化剂和直流电的作用下，水分子在阳极失去电子，被分解为氧气和氢离子，氢离子通过电解质和隔膜到达阴极，与电子结合生成氢气.这个过程就是电解水,其装置即电解槽。目前市场上的电解槽可以分为3种：碱性电解槽(Alkaline Electrolyzer)、质子交换膜电解槽(Proton Exchange Membrane Electrolyzer)和固体氧化物电解槽(Solid Oxide Electrolyzer)。目前国内外广泛研究的电解水制氢反应有电解海水制氢，利用可再生资源电解水制氢。 2. 2太阳能热化学循环制氢

太阳能热化学循环是另一种利用太阳能制取氢燃料的可行技术。首先,由太阳能聚光集热器收集和汇聚太阳光以产生高温。然后由这些高温推动产氢的化学反应以制取氢气。目前，国内外广泛研究的热化学制氢反应有水的热分解(thermolysis)、H2S的热分解和热化学循环水分解。 2. 3利用生物质制氢

生物质作为能源，其含氮量和含硫量都比较低，灰分份额也很小，并且由于其生长过程吸收CO2，使得整个循环的CO2排放量几乎为零。目前对于生物质的利用，尤其在发展中国家，比如中国、印度、巴西，还主要停留在对生物质的简单燃烧的低效率利用上。除燃烧外，对生物质的利用还有热裂解和气化，以及微生物的光解与发酵。利用生物质热裂解和气化产氢具有成本低廉，效率较高的特点，是有效可行的制氢方式，目前国内外广泛研究的利用生物质制氢反应有生物质热裂解制氢、生物质气化制氢和生物质超临界水气化制氢。 2. 4其他制氢技术

除热化学方法外，生物质还可以通过发酵的方式转化为氢气和其他产物。此外，微藻等水生生物质能够利用氢酶(Hydrogenase)和氮酶(Nitrogenase)将太阳能

转化为化学能——氢。这些生物制氢技术具有良好的环境性和安全性，但还处于早期的研究阶段，制氢机理还未透彻理解，尚需大量的研究工作。太阳能半导体光催化反应制氢也是目前广泛研究的制氢技术，TiO2及过渡金属氧化物，层状金属化合物如K4Nb6O17、K2La2Ti3O10、Sr2Ta2O7等，以及能利用可见光的催化材料如 CdS、Cu-ZnS 等都经研究发现能够在一定光照条件下催化分解水从而产生氢气。但由于很多半导体在光催化制氢的同时也会发生光溶作用，并且目前的光催化制氢效率太低距离大规模制氢还有很长的路要走。尽管如此，光催化制氢研究仍然为我们展开了一片良好的前景。

当然，氢能的大规模利用离不开大量廉价氢的获得和安全、高效的氢气储存与输送技术，以及应用技术的开发。从规模制氢而言，当今廉价氢的获得并非难题。据报道：日本科学家研究的离子膜电解水制氢效率已达到95%以上，这是一条制备廉价氢的有效途径；在美国，以天然气制取的氢气价格已降到0.06美元/m3(0.48元人民币/m3)，这可能是当今制氢技术的主；我国科学家研究开发的地下煤气化技术，已使氢的成本降至0.3~0.5元人民币/m3；我国冶金工业的一些大型钢厂已陆续建立了从转炉、焦炉回收氢的装置，其产量达到1000~5000m3/ h；合成氨厂和电化厂的副产氢或放空氢的回收都可能在近阶段向市场提供可以接受的氢源。

3 氢气的储运技术

衡量氢气储运技术的先进性与否的主要指标是单位质量储氢密度[指储氢单元内所储氢质量与整个储氢单元的质量(含容器、存储介质材料、阀及氢气等)之比。例如，一个100kg的钢瓶(含阀、内部氢气质量)储有1kg的氢气，即单位质量储氢密度为1%]和单位体积储氢密度(kg#H2/ m3)。对移动式或便携式氢气的应用，上述2项指标显得更为重要。当今工业上实际应用的储运氢气方法主要有以下3种：高压容器(钢瓶)、液氢储罐(低温贮槽)、金属氢化物储氢器。高压容器的质量储氢密度一般为1%，使用新型轻质复合材料的高压容器(耐压30.00MPa左右)则可达2%以上，而目前正在开发的大于50.0MPa的高压容器的质量储氢密度可达到3%以上。当然，要实现高压容器的高压储氢还得进一步开发高压氢压缩机。

液氢方式储运的最大优点是质量储氢密度高(按目前的技术可以达到大于5%)，存在的问题是蒸发损失、安全和成本问题。储氢合金与氢气反应后形成金属氢化物，氢即储存于金属氢化物中。该技术的最大优点是单位体积储氢密度高

(可达40~50kg#H2/ m3)，安全性也好(即使遇枪击也不爆炸)，而质量储氢密度为1%~2% 。此外, 金属氢化物储氢技术兼有多种功能，包括氢的净化、压缩、回收与分离等，这些是其它技术无法做到的。

4.目前存在的主要问题

当今的主要问题是制氢技术尚待进一步摸索提高，储运手段也需改善，应用中的许多技术问题还要努力攻关。毕竟，作为一种优质清洁的新型能源，必定会有一个发生、发展、改进、推广和完善的过程。人们普遍认为，在不久的将来，建立在氢能源经济基础上的一个无污染和能量利用率很高的未来世界将给人类带来最美好的生活环境。