在圖6-10所列的制氫技術(shù)中，目前世界各國的制氫技術(shù)仍以石油、天然氣的蒸汽重整和煤的部分氧化法為主。其中蒸汽重整法是目前最為經(jīng)濟的方法，被用于集中式大規(guī)模制氫，在美國和歐洲，石油和天然氣的重整制氫占到90%以上。這種制氫技術(shù)的研究重點是提高催化劑的壽命和熱的優(yōu)化利用。這類以化石燃料為基礎(chǔ)的制氫方法還包括重油部分氧化制氫、水蒸氣法制氫、甲烷催化裂解制氫等方法。
水電解制氫是很成熟的一種傳統(tǒng)制氫方法，具有產(chǎn)品純度高和操作簡便的特點，其生產(chǎn)歷 史已有80多年了，目前利用電解水制氫的產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的1% ~4%。雖然近年來對電解制氫技術(shù)進行了許多改進，但工業(yè)化的電解水制氫成本仍然很高，很難與以化石燃料為原料的制氫方法相競爭。在電解水制氫的生產(chǎn)費用構(gòu)成中，原材料費用占82%，設(shè)備投資費用占14%，操作與管理費用占4%。顯然，電費占整個電解水制氫生產(chǎn)費用的82%，因此通常意義上不具競爭力。但是隨著人們對水力、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒊毕?、太陽能等資源的開發(fā)水平的提高，利用這些資源豐富地區(qū)富余電力進行電解水制氫可以獲得較為廉價的氫氣，還可以實現(xiàn)資源的再生利用，對環(huán)境與經(jīng)濟都具有一定的現(xiàn)實意義。實際E,人們所指真正綠色的氫經(jīng)濟，也是針對這類制氫技術(shù)而言的。
發(fā)展使用核能的熱化學(xué)循環(huán)分解水制氫和使用太陽光能的光催化、光電化學(xué)分解水制氫等新型的水分解制氫技術(shù)也是未來制氫技術(shù)的發(fā)展方向。目前日本原子能研究所、美國橡樹橋國家實驗室、美國通用原子能公司、法國CEA等都在進行核能熱化學(xué)循環(huán)分解水制氫法的研究。太陽能光催化和光電化學(xué)分解水制氫技術(shù)被認(rèn)為是最有前途的制氫方法。這種方法可以實現(xiàn)模 塊化的設(shè)計思想，可以與燃料電池很好地組合使用。這兩種方法的原理是一樣的， 區(qū)別在于光催化法沒有明顯的陽極和陰極，生成的氫氣和氧氣混合在一起。
使用可再生的生物質(zhì)制氫有著比較高的能源轉(zhuǎn)換效率，同時也符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，已在世界上引起了廣泛的關(guān)注。德國、以色列、日本、葡萄牙、俄羅斯、瑞典、英國、美國等國家都投入了大量的人力物力對該項技術(shù)進行研究開發(fā)。近幾年，美國每年用于生物制氫技術(shù)研究的費用平均為幾百萬美元，而日本每年在該研究領(lǐng)域的投資則是美國的5倍左右，而且，日本和美國等一些國家為此還成立了專門機構(gòu)，并建立了生物制氫發(fā)展規(guī)劃，以期通過對生物制氫技術(shù)的基礎(chǔ)和應(yīng)用的研究，在21世紀(jì)中葉使該技術(shù)實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。目前生物質(zhì)制氫法主要有兩類:生物質(zhì)氣化制氫和微生物制氫。前者即將生物質(zhì)原料如薪柴、麥秸、稻草等壓制成型，在氣化爐(或裂解爐)中進行氣化或裂解反應(yīng)可制得含氫燃料。微生物制氫技術(shù)是利用微生物在常溫下進行酶催化反應(yīng)制氫。這類制氫技術(shù)主要有化能營養(yǎng)微生物產(chǎn)氫和光合生物產(chǎn)氫兩種?；軤I養(yǎng)型產(chǎn)氫微生物屬發(fā)酵型，是一些嚴(yán)格厭氧菌和兼性厭氧菌。發(fā)酵微生物放氫的原始基質(zhì)是各種碳水化合物、蛋白質(zhì)等。目前已有利用碳水化合物發(fā)酵制氫的專利，并利用所“生的氫氣作為發(fā)電的能源。光合微生物如微型藻類和光合作用細(xì)菌的產(chǎn)氫過程與光合作用相聯(lián)系，稱為光合產(chǎn)氫。
氫的制備是整個氫能經(jīng)濟的首要環(huán)節(jié)，要滿足氫經(jīng)濟所需要的足夠的氫，還需要從經(jīng)濟的 角度對制氫方法進行研究與改善。要進一步降低氫的生產(chǎn)成本，應(yīng)將研究重點同時放在對現(xiàn)有蒸汽甲烷重整、多燃料氣化和電解等傳統(tǒng)方法商業(yè)流程的改善上，以及生物質(zhì)分解、核熱化學(xué)分解、光電化學(xué)分解等新技術(shù)的研發(fā)上。
2.氫的輸送與貯存
氫氣的輸送和儲存所需技術(shù)，基本上與輸送和儲存天然氣(甲烷)的技術(shù)大致相同，氫氣可以像天然氣樣通過管道輸送。目前工業(yè)上所用的儲氫技術(shù)大致有四種。
(1)加壓氣態(tài)儲存。氫氣可以像天然氣一樣用高壓鋼瓶儲運，但是容積40L的鋼瓶在 15MPa下只能裝0. 5kg氫氣，不到裝載器質(zhì)量的2%。運輸成本太高，此外還有氫氣壓縮的能耗和相應(yīng)的安全問題。
(2)深冷液化儲存。液氫可以作為氫的儲存狀態(tài)。它是通過高壓氫氣絕熱膨脹而生成。 液氫沸點僅20. 38K，氣化焓僅0. 91kJ/mol,因此稍有熱量從外界滲人容器，即可快速沸騰而損失。短時間儲存液氫的貯槽是敞口的，允許有少量蒸發(fā)以保持低溫。較長時間儲存液氫則需用真空絕緣貯槽。
液氫和液化天然氣在極大的儲罐中儲存時都存在熱分層問題。即儲罐底部液體承受來自上部的壓力而使沸點略高于上部，上部液氫由于少量揮發(fā)而始終保持極低溫度。靜置后，液體形成下“熱”上冷的兩層。上層因冷而密度大，蒸氣壓因而也低，而底層略熱而密度小，蒸氣壓也高。顯然這是一個不穩(wěn)定狀態(tài)，稍有擾動，上下兩層就會翻動，如略熱而蒸氣壓較高的底層翻到上部，就會發(fā)生液氫爆沸，產(chǎn)生大體積氫氣，使儲罐爆破。為防止事故的發(fā)生，較大的儲罐都備有緩慢的攪拌裝置，以阻止熱分層。較小儲罐則加人約1%體積的鋁刨花，加強上下的熱傳導(dǎo)。
(3)金屬氫化物儲氫。近年來，發(fā)展了一種以金屬與氫反應(yīng)生成金屬氫化物而將氫儲存和固定的技術(shù)，它們在一定溫度和壓強下會大量吸收氫而生成金屬氫化物。而反應(yīng)又有很好的可逆性，適當(dāng)改變溫度和壓強即可發(fā)生逆反應(yīng)，釋放出氫氣，且釋氫速率較大。
金屬或合金，表面總會生成一層氧化膜，還會吸附一些氣體雜質(zhì)和水分。它們妨礙金屬氫化物的形成，因此必須進行活化處理。有的金屬活化十分困難，因而限制了儲氫金屬的應(yīng)用。
金屬氫化物的生成伴隨著體積的膨脹，而解離釋氫過程又會發(fā)生體積收縮。經(jīng)多次循環(huán)后，儲氫金屬便破碎粉化，使氫化和釋氫漸趨困難。例如具有優(yōu)良儲氫和釋氫性能的LaNi?，經(jīng)10次循環(huán)后，其粒度由20目降至400目。如此細(xì)微的粉末，在釋氫時就可能混雜在氫氣中堵塞管路和閥門。金屬的反復(fù)脹縮還可能造成容器破裂漏氣。雖然有些儲氫金屬有較好的抗粉 化性能，但減輕和防止粉化仍是實現(xiàn)金屬氫化物儲氫的前提條件之一。
雜質(zhì)氣體對儲氫金屬性能的影響不容忽視。雖然氫氣中夾雜的O?、CO?、CO、H?O等氣體的含量甚微，但反復(fù)操作，有的金屬可能程度不同地發(fā)生中毒，影響氫化和釋氫特性。
多數(shù)儲氫金屬的儲氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅1.5% ~4%，儲存單位質(zhì)量氫氣，至少要用25倍的儲氫金屬，材料的投資費用太大。由于氫化是放熱反應(yīng)(生成焓)，釋氫需要供應(yīng)熱量(解離焓)，實用中需裝設(shè)熱交換設(shè)備，進一步增加了儲氫裝置的體積和重量。因此這一技術(shù)走向?qū)嵱煤屯茝V，仍有大量課題等待人們?nèi)パ芯亢吞剿鳌?/span>
(4)非金屬氫化儲存。由于氫的化學(xué)性質(zhì)活潑，它能與許多非金屬元素或化合物作用，生成各種含氫化合物，可作為人造燃料或氫能的儲存材料。
氫可與CO催化反應(yīng)生成烴和醉，這些反應(yīng)釋放熱量和體積收縮，加壓和低溫有利于反應(yīng)的進行。在高性能催化劑作用下完成反應(yīng)的壓強逐漸降低，從而降低了成本。
甲烷本身就是一種燃料， 甲醇既可替代汽油作內(nèi)燃機燃料，也可摻兌在汽油中供汽車使用。它們的儲存、運輸和使用都十分方便。甲醇還可脫水合成烯烴，制成人造汽油
氫與一些不飽和烴加成生成含氫更多的烴，將氫寄存其中。例如，C?H??為液體燃料，加熱又可釋放出氫，因此也可視為液體儲氫材料。
氫可與氮生成氮的含氫化合物氨、肼等，它們既是人造燃料，也是氫的寄存化合物。還可以硼和硅的氫化物儲氫，有些硼氫化合物還可通過分解釋放出氫氣。
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