氢能作为一种清洁能源，具有极高的潜力，它来源于氢在物理或化学反应中释放的能量。氢在地球上并不以单一的元素形态存在，而主要以化合物的形式分布，广泛存在于水、天然气等自然资源中。事实上，氢是宇宙中最丰富的元素，占据了宇宙总质量的约75%。水，作为氢的主要储存库，如果能将海水中的氢气提取出来，其释放的能量将远超地球上所有化石燃料的总和，达到其9000倍。氢气本身燃烧效率极高，仅需在汽油中加入4%的氢气，就能使传统内燃机的燃油消耗减少40%。
目前，大部分氢气是通过化石燃料生产的，仅剩一小部分依赖水电解法来制造氢气。制氢技术也有多种路径，其中最为常见的包括以下几种方法：
一、煤炭制氢
作为最主要的能源之一，煤的主要成分是碳及少量碳氢化合物。通过煤制氢的方法，主要是利用煤中的碳与水中的氢发生反应，最终生成氢气和二氧化碳。煤炭制氢的常见方式有两种：
煤的焦化过程：在高温、无氧环境下，煤被加热至900~1000℃，此时会发生分解反应，生成焦炭和焦炉煤气。焦炉煤气中含有55%至60%的氢气、23%至27%的甲烷及5%至8%的一氧化碳等成分。
煤气化过程：在高温或加压条件下，煤与水蒸气或氢气反应，产生气态产物，其中包含一定比例的氢气，气体的组成会因不同的气化工艺而有所差异。
二、天然气制氢
天然气的主要成分是甲烷（CH₄），而甲烷分子中就含有氢元素。相比煤炭，天然气制氢不仅产量更高，而且制造成本更低，且对环境的污染较小。目前，天然气蒸汽转化法是制氢中最常见的技术路径之一，它的优势在于效率较高且经济性良好。
三、重油部分氧化制氢
重油通常是炼油过程中产生的残余物，它的主要用途之一就是通过部分氧化反应来制取氢气。在这个过程中，重油中的碳氢化合物与氧气或水蒸气反应，生成氢气与二氧化碳。尽管这一方法较为简单，但它依赖于重油的供应，因此受到资源限制。
四、水电解制氢
水电解法是目前最为成熟且应用广泛的制氢技术之一。该方法的核心原理是通过电能将水分子中的氢氧键打破，从而产生氢气和氧气。水电解制氢的优点在于其氢气纯度极高，且操作简单。常见的电解效率在75%至85%之间。生产1立方米的氢气和0.5立方米的氧气，所需的电能大约在4到5千瓦时之间。
五、生物质制氢
生物质包括通过光合作用生长的有机物，如高等植物、农作物、藻类以及其他水生植物等。通过化学或物理方式将生物质转化为氢气，这一过程被称为生物质制氢。地球上的光合作用每年生产的有机物量，所蕴含的能量是全球人类年消耗能量的十倍。生物质不仅是清洁能源的潜力来源，同时也能促进碳中和目标的实现。
六、微生物制氢
利用微生物进行制氢是近些年来新兴的技术领域。特定的微生物能够通过代谢作用产生氢气，这一过程被认为是一种绿色且低碳的方式，能够有效降低能源消耗，并推动生态友好型技术的发展。
氢能作为一种清洁的二次能源，其广泛应用前景非常广阔。在交通运输、供暖、化工等领域，氢能的应用能够显著降低碳排放，帮助传统能源企业完成低碳转型。未来30年，氢能有望帮助高碳排放行业减少多达800亿吨的二氧化碳排放量。氢能不仅是全球能源结构转型的重要组成部分，也将成为实现绿色发展的关键驱动力。