縱觀人類能源發展史，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，實現低碳及無碳能源消費是必然趨勢。

炭、石油和天然氣都是典型的化石燃料，燃燒產物主要有二氧化碳(CO2)、硫的氧化物(SOx)、氮的氧化物(NOx)、揮發性有機碳化物(VOC)、一氧化碳(CO)和微小的顆粒物。其中，CO2是一種溫室氣體，被認為是導致全球氣候變暖的主要原因。SOx和NOx會造成區域性酸沉積。空氣中NOx、CO和VOC反應會形成臭氧，其高氧化性會引起呼吸道疾病，造成農作物減產甚至破壞植被。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人們都深受霧霾困擾，顆粒物PM2.5是罪魁禍首。有研究表明，黑色的炭顆粒也會增強全球變暖趨勢。

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不安定，包括戰爭的頻頻出現，也促進了各種替代能源的高速發展。

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，其燃燒產物是水，尤為重要的是不會產生任何污染物。氫有以下優點：

（1）能量密度極高：達到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厚的優勢。

（2）資源豐富：宇宙中大于90%(原子分數)或者75%(質量分數)是由氫構成的；

（3）可由水制取：水是地球上最為豐富的資源，全球約有70%的面積覆蓋著水。

常見儲氫系統與材料的儲能密度：

相對于電能而言，氫氣具有能源和原料的雙重屬性。在能源領域，氫氣可以通過燃料電池、氫內燃機等技術進行能量轉換。其中，燃料電池是氫氣能源應用的主要方向。在燃料電池中，氫氣作為反應物與氧氣反應，產生電能作為輸出。燃料電池主要應用于交通和儲能領域。

與電動車和內燃機汽車相比，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-電的能量轉換過程中，涉及到電解水、氫氣的運輸和儲存，以及燃料電池的應用，這些環節會導致能量損失，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，對應耗電約23.2kWh，而比亞迪漢純電版本百公里耗電13.5kWh，遠低于燃料電池乘用車。所以就綜合能耗而言，在乘用車領域，燃料電池汽車相較鋰電車型并不具有競爭力。

燃料電池車的優勢在于補能速度快。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重量較輕，氫氣及其金屬化合物的能量密度也遠高于鋰電池，所以在能耗較大，補能速度要求較高的場景，燃料電池比鋰電池更具有優勢，如商用車、冷鏈物流車等應用領域。我國基于電網基建發達的國情，前期集中發展純電動乘用車，同時于2022年提出了《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》，在商用車領域著重發展燃料電池系統的應用。

基于可再生能源的能源動力組合全鏈條能效分析：

2、在原料領域，氫氣主要應用在化工、冶金等場景。

氫氣在化工領域中的應用主要是在氫化反應、氧化反應、加氫反應等方面。例如，在精細化學品（香料、藥品、農藥等）的生產中，氫氣通常用于加氫反應；在石油化工行業中，氫氣常常用于加氫裂化、氫氣重整等反應，用于生產乙烯、苯乙烯、煤油等化工產品。此外，氫氣還可以用于制備氨氣、甲醇、氫氧化鈉等化工產品。