縱觀人類能源發(fā)展史，從最初的炭(C)到石油(—CH2—)和天然氣(CH4)，能源形式中含氫量劇增，實(shí)現(xiàn)低碳及無碳能源消費(fèi)是必然趨勢。

炭、石油和天然氣都是典型的化石燃料，燃燒產(chǎn)物主要有二氧化碳(CO2)、硫的氧化物(SOx)、氮的氧化物(NOx)、揮發(fā)性有機(jī)碳化物(VOC)、一氧化碳(CO)和微小的顆粒物。其中，CO2是一種溫室氣體，被認(rèn)為是導(dǎo)致全球氣候變暖的主要原因。SOx和NOx會造成區(qū)域性酸沉積?？諝庵蠳Ox、CO和VOC反應(yīng)會形成臭氧，其高氧化性會引起呼吸道疾病，造成農(nóng)作物減產(chǎn)甚至破壞植被。微小的顆粒物引起的問題更大，會引起呼吸道和心血管疾病，甚至癌癥。近年來每到入冬季節(jié)人們都深受霧霾困擾，顆粒物PM2.5是罪魁禍?zhǔn)住Ｓ醒芯勘砻?，黑色的炭顆粒也會增強(qiáng)全球變暖趨勢。

化石燃料屬于一次能源，用完后不可再生，因此面臨著枯竭的危險。

因爭奪化石能源造成的地區(qū)不安定，包括戰(zhàn)爭的頻頻出現(xiàn)，也促進(jìn)了各種替代能源的高速發(fā)展。

1、零排放的氫將成為未來能源的載體。

氫是一種真正的清潔能源，其燃燒產(chǎn)物是水，尤為重要的是不會產(chǎn)生任何污染物。氫有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）能量密度極高：達(dá)到39.4kWh/kg，約為汽油的3倍，焦炭的4.5倍，用高儲能密度的氫儲存能量具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。

（2）資源豐富：宇宙中大于90%(原子分?jǐn)?shù))或者75%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))是由氫構(gòu)成的；

（3）可由水制?。核堑厍蛏献顬樨S富的資源，全球約有70%的面積覆蓋著水。

常見儲氫系統(tǒng)與材料的儲能密度：

相對于電能而言，氫氣具有能源和原料的雙重屬性。在能源領(lǐng)域，氫氣可以通過燃料電池、氫內(nèi)燃機(jī)等技術(shù)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。其中，燃料電池是氫氣能源應(yīng)用的主要方向。在燃料電池中，氫氣作為反應(yīng)物與氧氣反應(yīng)，產(chǎn)生電能作為輸出。燃料電池主要應(yīng)用于交通和儲能領(lǐng)域。

與電動車和內(nèi)燃機(jī)汽車相比，燃料電池汽車的綜合效率約為30%，居于中間位置。這主要是因為在整個電-氫-電的能量轉(zhuǎn)換過程中，涉及到電解水、氫氣的運(yùn)輸和儲存，以及燃料電池的應(yīng)用，這些環(huán)節(jié)會導(dǎo)致能量損失，從而降低效率。相較于電動車而言，燃料電池汽車的效率較低。然而，與燃油車相比，燃料電池汽車不受卡諾循環(huán)的限制，整體效率更高。

氫車與電車從整車能耗對比來看：豐田mirai2百公里耗氫0.415kg，對應(yīng)耗電約23.2kWh，而比亞迪漢純電版本百公里耗電13.5kWh，遠(yuǎn)低于燃料電池乘用車。所以就綜合能耗而言，在乘用車領(lǐng)域，燃料電池汽車相較鋰電車型并不具有競爭力。

燃料電池車的優(yōu)勢在于補(bǔ)能速度快。燃料電池車3-5min即可充滿，而鋰電車即使快充也需要20min以上才能充滿。同時由于燃料電池系統(tǒng)重量較輕，氫氣及其金屬化合物的能量密度也遠(yuǎn)高于鋰電池，所以在能耗較大，補(bǔ)能速度要求較高的場景，燃料電池比鋰電池更具有優(yōu)勢，如商用車、冷鏈物流車等應(yīng)用領(lǐng)域。我國基于電網(wǎng)基建發(fā)達(dá)的國情，前期集中發(fā)展純電動乘用車，同時于2022年提出了《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》，在商用車領(lǐng)域著重發(fā)展燃料電池系統(tǒng)的應(yīng)用。

基于可再生能源的能源動力組合全鏈條能效分析：

2、在原料領(lǐng)域，氫氣主要應(yīng)用在化工、冶金等場景。

氫氣在化工領(lǐng)域中的應(yīng)用主要是在氫化反應(yīng)、氧化反應(yīng)、加氫反應(yīng)等方面。例如，在精細(xì)化學(xué)品（香料、藥品、農(nóng)藥等）的生產(chǎn)中，氫氣通常用于加氫反應(yīng)；在石油化工行業(yè)中，氫氣常常用于加氫裂化、氫氣重整等反應(yīng)，用于生產(chǎn)乙烯、苯乙烯、煤油等化工產(chǎn)品。此外，氫氣還可以用于制備氨氣、甲醇、氫氧化鈉等化工產(chǎn)品。