问题概述：

在工业革命以后的200余年里，化石燃料是人类利用的主要能源，按照IEA预测，直到2030年这种局面也不会有根本的改变。但当前人类面对全球不断变暖的趋势，需要寻找清洁的可再生能源，降低化石燃料的消耗。美国GM公司于1970年提出了氢经济的概念，近年来随着化工行业对氢气需求的增长、碳排放标准的提升以及储氢技术和燃料电池技术的进步，氢气作为化工原料及新型能源体系逐渐成为行业关注的热点。

氢气是重要的化学工业原料

当前全球氢气消费量约为7330万吨，其中炼化行业氢气消费量达到氢气总消费量的90%以上。我国是最大的氢气生产国和消费国，消费量约为1845万吨，93%以上用于合成氨、合成甲醇和石油炼制。同时氢气广泛应用于石油化工、电子工业、冶金工业、食品加工、浮法玻璃、精细有机合成等，现已成为化学工业等的重要生产原料。

氢气是未来重要的能源形式

根据业内预测，未来新能源汽车占比将快速增长，Shell预计2050年后电能及氢能将成为车用能源的主要形式。IEA预计，到2025年将有5000万辆新能源汽车上路，到2040年将达3亿辆。氢燃料电池汽车作为新能源汽车的重要发展方向，其与纯电动汽车相比具有能量密度高、行驶里程长、“燃料”加注时间更短、启动性能优异的优点，竞争优势明显。

重要意义： 水制氢是获取绿色氢气的主要手段

氢气与传统化石资源相比最大的优势在于其释放能量过程中完全无排放，但是由于难以从自然界直接获取，需要由一次能源经过加工或转换得到，其能否成为一种真正的绿色能源必须考虑制取过程中的排放。当前全球92%氢气来源于化石原料的转化（包括天然气、液体烃和煤炭），其余8%为电能转化（包括氯碱工业和直接电解水）。由于化石原料在制氢过程中需要将碳元素转化为二氧化碳，因此其难以解决碳减排的问题。而以水为原料，通过其他清洁能源转化生产氢气可减少二氧化碳

未来从根本上解决能源的清洁化还是需要攻克水制氢技术，重点是如何获取低成本氢气。

需要研究的重点内容

1 电解水制氢

电解水制氢技术已经得到工业化应用，目前全球8%的氢气由电解水装置制取。传统的碱性水溶液电解制氢因制氢效率低、电能损耗大而限制了其应用范围。为了提高制氢效率，重点研究方向包括：①低过电位析氢、析氧电极材料，解决电极超电势和电阻电压降的问题，降低电解水制氢能耗；②质子交换膜电解水，利用质子交换膜良好的化学稳定性、质子传导性和气体分离性生产高纯度氢气同时降低能耗

2 光解水制氢

光催化分解水制氢是最理想的太阳能转化利用方式之一，可将太阳能转化为化学能进行储存，其原理是在光照催化剂的作用下，使水分解制得氢气。重点研究方向包括：①光催化全分解水制氢，尤其是兼具宽光谱可见光捕光与高载流子迁移的材料，有效提升产氢效率；②双功能电解水制氢，利用太阳能电池+双功能电解水催化剂，实现较高的太阳能制氢效率，突破单独光解水太阳能利用率低的瓶颈。

3 热化学循环分解水制氢

热化学循环分解水制氢又称间接热分解水制氢，它是通过中间物将水分解反应分解成几个不同的反应，组成一个循环，最终实现水在较低温度下分解产生氢气和氧气。重点研究方向包括：①金属氧化物循环制氢，主要是利用金属及其氧化物之间的互相转换或者不同价态的金属氧化物之间的氧化还原反应来实现循环制氢。②S-I循环制氢，通过Bunsen反应、硫酸热分解及碘化氢分解反应将反应温度减低至900℃，又可以避免氢-氧分离问题，而循环中所用的其他试剂都可以循环使用。

此外在储氢技术方面需要给与关注，重点应研究化学储氢技术。