在全球碳达峰、碳中和的大背景下，氢能作为一种清洁能源正受到前所未有的关注，其开发和利用步伐不断加快。氢能是指氢和氧进行化学反应释放出的化学能，作为一种二次清洁能源，它被能源专家誉为“21世纪终极能源”。
氢能的基本知识
氢位于元素周期表之首，原子序数为1，在常温常压下为气态，在超低温高压下可转变为液态。这种特殊的性质为其多样化应用提供了可能。
氢本身是无毒元素，与氧气混合燃烧时极为清洁，产生的唯一副产品是水和微量氨气，不会产生对环境有害的一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅和粉尘颗粒等污染物。
氢的燃烧热值高，是汽油的3倍、酒精的3.9倍、焦炭的4.5倍。氢燃烧性能良好，点燃迅速，燃点高，与空气混合有宽泛的可燃范围。然而，氢与空气或氧气混合后的爆炸极限范围较大，因此对混合气体点燃获取能量的控制要求极为精确。
氢的另一个重要特性是导热系数比大多数气体高出10倍，这使其成为能源工业中优良的传热载体。由于其冷却机理相对于水冷更为简单，氢常被用于大型发电机的冷却。
氢是宇宙中分布最广泛的物质，除了存在于空气中，主要以其化合物形式储存在水中，而水是地球上最广泛的物质。据科学推算，如将海水中的氢全部提取出来，所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量大9000倍。
目前，氢的制取方式主要有三种：一是化石燃料制氢，当今世界上约95%的制氢仍然依靠煤炭、原油或天然气等化石能源，这种方法所制得的氢被称为“灰氢”。二是电解水制氢，利用水电解和电力制取，只有当所用电力来自可再生能源时，使用电转气技术才是真正对环境无害的。三是工业副产氢，多种化工过程如电解食盐制碱工业、发酵制酒工艺、合成氨化肥工业、石油炼制工业等均有大量副产氢气。
氢的储存是氢能利用中的关键技术。高压气态储氢是目前最常用、最成熟的氢气储存方式，通过将氢气压缩后以气体形式存储于钢瓶中。低温液态储氢是指在101kPa下，将氢气冷冻至-253℃以下，使其变为液态氢。液态氢具有高存储效率、大能量密度和高成本的特点，但氢的液化过程需要消耗大量能源。金属氢化物贮存方式，安全性高，但储氢密度和效率仍有待提高。
国内外研发进展与利用
世界各国在氢能领域已经展开了激烈竞争。2025年8月，首批中欧能源合作典型案例正式发布，19个项目覆盖芬兰、英国、法国、德国等12国，其中氢能领域表现尤为亮眼。
在应用领域，氢动力汽车技术已取得显著进展。以氢气代替汽油作为汽车发动机燃料，已经过日本、美国、德国等许多汽车公司的试验，技术可行性得到验证。德国奔驰汽车公司已陆续推出各种燃氢汽车，包括面包车、公共汽车、邮政车和小轿车。
中国对氢能的研究与发展可追溯到20世纪60年代初。目前，中国氢能产业已进入持续技术创新、加强试点示范、破局产业规模的关键阶段。
在制氢技术方面，中国正从“灰氢主导”向“绿氢突围”转变。截至2024年底，中国可再生能源制氢产能超12万吨。新疆库车、宁夏宁东等电解水制氢项目的投产，标志着碱性电解槽技术逐步实现工业化实证验证。
在储运技术领域，中国已构建“气—液—固”多形态储运体系。70 MPa IV型储氢瓶实现批量生产，掺氢天然气管道在内蒙古、宁夏示范运行，验证了现有天然气管网掺氢改造的可行性。5吨/天氢液化系统成功下线，技术指标接近国际先进水平。
氢能的应用场景日益多元化，覆盖工业、交通、能源等多个领域。工业领域，氢基竖炉直接还原铁技术实现吨钢减排CO_2超70%，宁夏宁东绿氢耦合煤制合成氨项目实现100%绿电供氢；交通领域，燃料电池重卡续航突破1000公里，2400千瓦氢动力调车机车完成万吨装车试验；能源领域，兆瓦级纯氢燃气轮机完成整机试验，固体氧化物燃料电池（SOFC）热电联产效率持续提升，为分布式能源与电网调峰提供了高效解决方案。
未来，氢能的技术创新将主要集中在降低成本、提高效率和扩大应用三个方面。
政策支持与发展规划
中国政府对氢能发展的支持力度不断加大。2025年施行的能源法将氢能纳入能源体系，“十五五”规划建议也把氢能列为前瞻布局的未来产业。国家能源局表示，重点在风光开发潜力大、生物质和水资源丰富的地区，规划布局可再生能源制氢氨醇综合产业基地。截至2025年10月，我国累计规划氢氨醇一体化项目超800个，合计规划绿氢产能近900万吨/年，已建成产能超20万吨/年，处于全球领先地位。
中信证券研报认为，“十五五”期间，氢能有望逐步迈入产业化阶段。研报预计绿氢与算力、绿氢与风、光新能源的深度融合或为行业带来新的增长点。绿色燃料市场规模有望扩大、工业领域减碳或衍生出绿氢新的应用场景，带动绿氢产业链和电解槽设备需求的增长。
氢能产业发展前景广阔。中国力争2030年绿氢产量超300万吨，形成万亿元级市场。未来，我国由风力发电、太阳能发电、地热发电、核聚变发电、氢能与水力发电构成的清洁能源电网，将逐步取代传统由化石能源构成的火力发电网。多元灵活的氢能源，正带着人类的绿色梦想升空，照亮可持续发展的未来。
（厦门市老科协 供稿）