近年来，随着全球对能源危机和温室效应的持续关注，氢能的发展被各国政府上升到国家战略发展的高度。氢能被称为21世纪最具发展潜力的清洁能源。

随着技术的成熟及经济性的大规模布局，氢能的使用有望实现全生命周期的低碳甚至零碳排放，且为实现“碳中和”发挥重要作用。

同时氢能具有灵活高效的特点：在所有燃料中，氢的单位质量能量含量最高，氢气的热值约是原油的3.3倍，标煤的4.7倍；另外，氢能可以连接气、电、热等不同的能源形式，也可以应用在能源、工业、交通、建筑等多个场景，成为跨能源网络协同发展的桥梁。

在中国，氢能源的发展越来越成为主流能源对话的重要内容。我国作为世界上最大的氢能生产国，在世界能源革命发展的大浪潮中紧抓氢能发展机遇，结合本国国情，2020年继续发力相继出台一系列氢能产业发展扶持政策。

中国加快制氢产业发展，是积极承担气候变化国际责任和推动国家能源实现安全供应、可持续发展的重要体现，也是构建中国现代能源体系的重要方向。

一、氢能产业

人类对氢能的研究已有几百年的历史。如今，随着“氢能”主题越来越成为国际社会主流能源对话的重要内容，氢能产业形成了上游制氢、中游储运氢和下游应用日趋完善的产业链。

制氢产业作为氢能产业的上游产业，是保障氢能产业链良好运行的基础。中国具有丰富的制氢产业经验，经过多年的工业积累和发展，中国氢气年产量已超过千万吨规模，成为世界上最大的氢能生产国。2019年，中国产氢量约2200万吨，约占世界产氢量的三分之一。

从全球来看，天然气是目前制氢的主要来源，全球每年约产氢7000万吨，天然气制氢约占四分之一。而就中国来看，由于煤炭在中国能源中占主导地位，煤制氢技术的产氢量在氢气产能结构中的比重最高。目前中国制氢规模在不断扩张，产氢量同比增速快，而氢能供给主要依赖化石能源，氢能的清洁经济供给任重道远。

二、制氢产业技术

氢作为二次能源，不可直接获取，但可以通过一系列能源和技术来生产。目前制氢的技术多种多样，且各有特点。那么都有哪些制氢方法呢？

热化学方法：用热量破坏现成化合物中的键能，使其重组为氢分子。热化学方法是应用最广泛的制氢方法。目前全世界96%~97%的氢气由化石能源的热化学方法制造。

电化学方法：用电能破坏现成化合物中的键能，使其重组为氢分子。由于电的来源广泛，电解水制氢纯度高，对生成氢气的净化要求低。

等离子体法：用电能将现成化合物制成等离子体、破坏其原有的键能，使其重组为氢分子。使含氢化合物形成等离子体，以提高产氢量。

生物法：通过光合作用，在太阳光的参与下，将空气中的CO2变成含氢的生物；或通过细菌的作用将水分解为氢和氧。反应温和、对环境没有影响，大自然的重要循环。

光化学法：通过光的作用，在催化剂的作用下，将水变成氢和氧。反应温和、对环境没有影响，离产业化有距离。

制氢技术的另一种分类方法是根据制氢原料分类，主要可以分为三种制氢路径：一是以煤、石油、天然气为主的化石能源直接制氢；二是以焦炉煤气、氯碱尾气和醇类为代表的工业副产品制氢；三是电解水制氢，电作为能源载体，其生产方式可来自化石能源和可再生能源等。

而生物质直接制氢和太阳能光催化分解水制氢等技术路线仍处于实验和开发阶段，产收率有待进一步提升，尚未达到工业规模制氢要求。

1.化石能源重整制氢

我国是煤炭资源十分丰富的国家，煤制氢技术的发展非常迅速，是目前我国最主要的制氢技术之一。

煤制氢技术主要指煤的气化制氢，在高温、高压或者加压下，与气化剂反应，转化为气体产物。煤制氢技术路线成熟高效，可大规模稳定制备，是当前成本最低的制氢方式。天然气制氢很早就发展成为工业中主流的氢气制备技术，在国外许多国家的制氢技术中占据主导地位。

天然气的主要成分为甲烷（CH4），是各类化合物中氢原子质量占比最大的化合物，同时由于化学结构稳定，主要通过水蒸气、氧气与甲烷反应，先生成合成气，再经过化学转化与分离制取氢气。

2.工业副产品制氢

工业副产品制氢主要指焦炉煤气、氯碱尾气、烷烃脱氢、甲醇、合成氨等工业副产氢气。

煤在隔绝空气的条件下高温焦化制取焦炭后的副产叫焦炉煤气，其中含有55%~60%的H2，可通过高温高压提纯制氢。焦炉煤气制氢装置具有自动化程度高，操作简单，节能降耗的优点，但是也存在易产生废气，清洁度较低的缺点。

氯碱行业在烧碱生产的过程中析出混有氢气的阴极气体。氯碱工业副产物氢气，依次除去氯、硫、氧，然后经变压吸附提纯制得高纯度氢气。氯碱副产制氢具有氢气提纯难度小、耗能低、自动化程度高以及无污染的特点。

丙烯是重要的化工原料，而丙烷脱氢制丙烯的生产过程中将释放副产氢气，同理还有乙烷高温裂解脱氢制乙烯会得到副产氢气。烷烃脱氢副产品中氢气含量高，杂质少。

国外的甲醇中95%由天然气生产，在中国由于“多煤、缺油、少气”的资源禀赋特点，甲醇的生产主要来自于煤基甲醇和由天然气制取的甲醇。

甲醇是传统的化工行业，目前甲醇主要通过一氧化碳、二氧化碳的加压催化氢化法来合成制取。本质上，甲醇生产的直接原料是氢气、一氧化碳和二氧化碳。在甲醇合成生产过程中未参与反应的氢气会被排出。

合成氨的生产原料多为煤、天然气、重油等化石原料。合成氨同甲醇生产过程相似，都是以氢气为直接原料。且在驰放气中有大量未完全反应的原料气。

3.电解水制氢

目前主流的电解水制氢技术主要有三种，分别为碱性水电解槽（AE）、质子交换膜水电解槽（PEM）和固体氧化物水电解槽（SOE）。其中碱性水电解制氢技术最成熟，应用最为广泛。

综上所述，通过对制氢技术的梳理，分别从能源技术、经济和环境三个角度综合总结对比我国制氢技术的发展特征：煤制氢，富煤、工艺成熟，能耗、水耗高、生产成本低、污染严重，温室气体排放量大。

天然气制氢，少气；产量高、水耗较煤制氢技术低原料价格高、制取成本高温室气体排放较煤制氢技术低。
石油制氢，缺油、产量高，原料价格高，制取成本高，温室气体排放较煤制，氢技术低。工业副产品制氢，工业副产资源丰富；节能降耗投资成本低、制取成本低，温室气体排放低。电解制氢，产品纯度高，产氢速率低，费用高，清洁低碳。

三、制氢产业技术路径的理论基础

1.节能减排理论

随着国际气候变化和能源市场动荡的加剧，全球各国都在致力于寻找一种实现经济、环境和社会价值协调统一的新发展模式。众多发达国家走了先发展经济、后治理污染的道路，并付出巨大的发展代价。前车之鉴，中国意识到并不能一味的追求“金山银山”，经济发展中的“绿水青山”更为可贵。所以要适当的节能减排。

2.可持续发展理论

可持续发展最早是由环境经济学家和生态学家提出的：要维持经济发展与生态之间的动态平衡关系。经济水平不再是评估国家或区域发展水平的唯一标准，而是通过能源、经济、环境和社会等要素之间的作用水平进行综合评估，这是人类社会进步的重要体现。

可持续发展涵盖了三个重要的原则：公平性、可持续性和共同性原则。其中公平性是可持续发展理论的核心，包括代内公平、代际公平、资源利用和发展机会等多方面的公平性。

3.资源环境承载力理论

“承载力”最初用于研究牧场对牲畜的供养能力。随着人类社会的发展进步，“资源环境承载力”作为承载力研究的一个重要分支得到发展延伸。经过从生态承载力、资源承载力、环境承载力的一系列研究，进而将理论提升发展为资源环境承载力。

资源环境承载力着重研究人类社会经济活动与环境资源的协调发展问题，其内涵是一定时期和区域内在维持资源结构和环境功能稳态可持续发展的情况下，资源环境系统所能承载的社会经济发展规模。

它涉及到多个要素的集合，既包括矿产、能源等支撑性要素，同时涵盖各类环境约束，也涉及技术经济和社会发展水平为资源环境所造成的压力，各个要素之间相互影响，相互制约。

结语

为推动经济和资源环境的协调可持续发展，资源环境承载力研究不能仅局限于资源环境系统内部，应将社会技术经济系统和资源环境系统作为整体来分析内部运行机制，找到二者结合的最佳平衡点。资源环境承载力是一个贯穿于资源、生态环境、技术经济和社会发展的复杂系统。

原标题：氢能产业：被称为最具发展潜力的清洁能源，那么制氢技术有哪些？