在圖6-10所列的制氫技術中，目前世界各國的制氫技術仍以石油、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，具有產品純度高和操作簡便的特點，其生產歷 史已有80多年了，目前利用電解水制氫的產量約占總產量的1% ~4%。雖然近年來對電解制氫技術進行了許多改進，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費用構成中，原材料費用占82%，設備投資費用占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、風能、地熱能、潮汐、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濟，也是針對這類制氫技術而言的。
發(fā)展使用核能的熱化學循環(huán)分解水制氫和使用太陽光能的光催化、光電化學分解水制氫等新型的水分解制氫技術也是未來制氫技術的發(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循環(huán)分解水制氫法的研究。太陽能光催化和光電化學分解水制氫技術被認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制氫有著比較高的能源轉換效率，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進行研究開發(fā)。近幾年，美國每年用于生物制氫技術研究的費用平均為幾百萬美元，而日本每年在該研究領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，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的基礎和應用的研究，在21世紀中葉使該技術實現(xiàn)商業(yè)化生產。目前生物質制氫法主要有兩類:生物質氣化制氫和微生物制氫。前者即將生物質原料如薪柴、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可制得含氫燃料。微生物制氫技術是利用微生物在常溫下進行酶催化反應制氫。這類制氫技術主要有化能營養(yǎng)微生物產氫和光合生物產氫兩種。化能營養(yǎng)型產氫微生物屬發(fā)酵型，是一些嚴格厭氧菌和兼性厭氧菌。發(fā)酵微生物放氫的原始基質是各種碳水化合物、蛋白質等。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菌的產氫過程與光合作用相聯(lián)系，稱為光合產氫。
氫的制備是整個氫能經濟的首要環(huán)節(jié)，要滿足氫經濟所需要的足夠的氫，還需要從經濟的 角度對制氫方法進行研究與改善。要進一步降低氫的生產成本，應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，以及生物質分解、核熱化學分解、光電化學分解等新技術的研發(fā)上。
2.氫的輸送與貯存
氫氣的輸送和儲存所需技術，基本上與輸送和儲存天然氣(甲烷)的技術大致相同，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，不到裝載器質量的2%。運輸成本太高，此外還有氫氣壓縮的能耗和相應的安全問題。
(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。
(3)金屬氫化物儲氫。近年來，發(fā)展了一種以金屬與氫反應生成金屬氫化物而將氫儲存和固定的技術，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。而反應又有很好的可逆性，適當改變溫度和壓強即可發(fā)生逆反應，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10次循環(huán)后，其粒度由20目降至400目。如此細微的粉末，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)儲氫金屬的儲氫質量分數(shù)僅1.5% ~4%，儲存單位質量氫氣，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(生成焓)，釋氫需要供應熱量(解離焓)，實用中需裝設熱交換設備，進一步增加了儲氫裝置的體積和重量。因此這一技術走向實用和推廣，仍有大量課題等待人們去研究和探索。
(4)非金屬氫化儲存。由于氫的化學性質活潑，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催化反應生成烴和醉，這些反應釋放熱量和體積收縮，加壓和低溫有利于反應的進行。在高性能催化劑作用下完成反應的壓強逐漸降低，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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