制氢历史悠久。
氢的制取主要有三种较为成熟的技术路线。一是以煤炭、天然气为代表的化石能源 重整制氢；二是以焦炉煤气、氯碱尾气、丙烷脱氢为代表的工业副产气制氢；三是电解 水制氢，主要包括碱性电解水制氢、质子交换膜电解水制氢和固体氧化物电解水制氢。 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。 据中国氢能联盟，氢能产业发展初期（至 2025 年），作为燃料增量有限，工业副产 制氢因成本较低，且接近消费市场，将以工业副产氢就近供给为主，同时积极推动可再 生能源发电制氢规模化、生物制氢等多种技术研发示范；中期（2030 年），将以可再生 能源发电制氢、煤制氢配合 CCS 等大规模集中稳定供氢为主，工业副产氢为补充手段； 远期（2050 年），将以可再生能源发电制氢为主，煤制氢配合 CCS 技术、生物制氢和 太阳能光催化分解水制氢等技术成为有效补充。
氢能供应体系将逐步以绿氢为基础进行重塑。2021 年，我国氢气产能约为 4100 万吨，产量约为 3300 万吨，其中化石能源制氢和工业副产氢为主，而绿氢在氢能供应 结构中占比很小（电解水制氢占比仅为 1%）。在消费侧，氢气主要作为原料用于化工（如 合成甲醇、合成氨）、炼油等工业领域。着眼中长期，预计 2060 年我国氢气需求量 1.3 亿吨，氢能占终端能源消费的比重约为 20%。 在碳中和情景下，若基于目前以化石能源制氢为主体的氢能供应体系，氢气生产的 碳排放量预计为 10 亿吨/年，远高于碳汇所能中和的碳排放量。因此，在推动实现碳中 和目标的过程中，氢能供应体系需逐步以绿氢为基础进行重塑，辅以加装碳捕集装臵的 化石能源制氢方式，才能改变氢能生产侧的高碳格局。
制氢历史悠久，通过气化技术将煤炭转化为合成气，再经水煤气变换分离处理以 提取高纯度的氢气，是制备合成氨、甲醇、液体燃料、天然气等多种产品的原料。天然 气制氢技术中，蒸汽重整制氢较为成熟，也是国外主流制氢方式。工业副产氢气主要分 布在钢铁、化工等行业，提纯利用其中的氢气，既能提高资源利用效率和经济效益，又 可降低大气污染，改善环境。电解水技术来自于航天科技，最早是为了生产航空燃料。 煤化工。煤气化制氢技术已有一百余年发展历史，可分为三代技术：第一代技术是 德国在 20 世纪 20-30 年代开发的常压煤气化工艺，典型工艺包括碎煤加压气化 Lurgi 炉的固定床工艺、常压 Winkler 炉的流化床和常压 KT 炉的气流床等，这些工艺都以氧 气为气化剂，实行连续操作，气化强度和冷煤气效率得到较大提高。第二代技术是 20世纪 70 年代由德国、美国等国家在第一代技术的基础上开发的加压气化工艺。我国煤 气化制氢工艺主要用于合成氨的生产，多年来开发了一批具有自主知识产权的先进煤气 化技术，如多喷嘴水煤浆气化技术、航天炉技术、清华炉技术等。第三代技术主要有煤 催化气化、煤等离子体气化、煤太阳能气化和煤核能余热气化等，目前仍处于实验室研 究阶段。
天然气化工。世界上约有 50 个国家不同程度地发展了天然气化工。天然气化工比 较发达的国家有美国、俄罗斯、加拿大等。美国发展天然气化工最早，产品品种和产量 目前居首位。在世界合成氨产量中，约 80%以天然气为原料。世界甲醇（甲醇生产以合 成气为原料，合成气成分为 H2 和 CO）生产中 70%以天然气为原料。天然气为原料的 乙烯装臵生产能力约占世界乙烯生产能力的 32%。中国天然气化工始于 20 世纪 60 年 代初，现已初具规模，主要分布四川、黑龙江、辽宁等地。我国天然气制氢主要用于生 产氮肥，其次是生产甲醇、甲醛、乙炔等。 电解水制氢。碱性水电解在 20 世纪前后开始实现碱性水电解制氢技术的工业化应 用，在经历了单极性到双极性、小型到大型、常压型到加压型、手动控制到全自动控制 的发展历程后，碱性水电解制氢技术已逐步进入成熟的工业化应用阶段。20 世纪 70 年 代起，质子交换膜（PEM）水电解制氢技术开始获得发展，并以其制氢效率高、设备集 成化程度高及环境友好等特点成为水电解技术的研究重点，逐步实现从小型化到兆瓦级 的发展。
未来电解水制氢技术将成为主流。美国、日韩和欧洲均将电解水制氢技术视为未来 的主流发展方向，聚焦碱水制氢技术规模化和 PEM 制氢技术产业化，重点围绕“电解 效率”、“耐久性”和“设备成本”三个关键降本性能指标推进整体技术研发，电解水制 氢成本结构与关键技术分析。目前，PEM 制氢技术的瓶颈在于设备成本较高、寿命较 低，且实际的电解效率还远低于理论效率（其制氢效率潜力有望超出碱水制氢技术）， 因此欧美发达国家正重点开展技术攻关以突破技术瓶颈，实现 PEM 制氢技术的更大发 展。固体氧化物制氢技术采用水蒸气电解，高温环境下工作，理论能效最高，但该技术 尚处于实验室研发阶段。
