美国宾夕法尼亚州立大学的电机工程教授格兰姆斯发现了一种低成本制氢的新方法,将水分解成氢和氧,用普通的钛和铜分别收集它们。这种方法利用太阳能的整个光谱,并且在水、太阳能和纳米二极管的帮助下得以实现。格兰姆斯和他的研究小组利用两组不同的纳米管光电化学二极管从太阳能中制得了氢。
2008年9月,美国能源部下属的爱达荷州国家实验室实现了一个重要里程碑,成功通过高温电解制氢。当这个实验室开始以56立方米/时的速度制氢时,标志着制氢技术取得新的进展。光解水制氢的能量可取自太阳能,这种制氢方法适用于海水和淡水,资源非常丰富,是一种相当有前途的制氢方法。

目前看来,高效率制氢的基本途径是利用太阳能。如果能用太阳能来制氢,那就等于把无穷无尽的、分散的太阳能转变成了高度集中的干净能源了,其意义十分重大。目前利用太阳能分解水制氢的方法有太阳能热分解水制氢、太阳能发电电解水制氢、阳光催化光解水制氢以及太阳能生物制氢等。太阳能制氢有重大的现实意义,虽然困难较多,但科学家们已经取得了多方面的进展。
当然,我国的科学家们也在不断地探索和研究制氢技术,并取得了很大的成效,而且我国的生物制氢技术处于国际领先地位。生物制氢思路1966年开始提出,到20世纪90年代受到空前重视。从20世纪90年代开始,德国、日本及美国等一些发达国家成立了专门机构,制订了生物制氢发展计划,以期通过对生物制氢技术的基础性和应用性研究,在21世纪中叶实现工业化生产。但目前研究进程并不理想。
我国哈尔滨工业大学突破了生物制氢技术必须采用纯菌种和固定技术的局限,开创了利用非固定化菌种生产氢气的新途径,并在2000年首次实现了中试规模连续流长期持续产氢。在此基础上,他们又先后发现了产氢能力很高的乙醇发酵类型,发明了连续流生物制氢技术反应器,初步建立了生物产氢发酵理论,提出了最佳工程控制对策。该技术和理论成果在中试研究中得到了充分验证:氢气产气率比国外同类的小试研究高几十倍;开发的工业化生物制氢系统工艺运行稳定可靠,且生产成本明显低于目前广泛采用的水电解法制氢成本。该项研究在国内外首创并实现了中试规模连续非固定化菌种长期持续生物制氢技术,是生物制氢领域的一项重大突破。
制氢技术有:
1煤制氢
这是当前成本最低的制氢方式,我国实现大规模制氢的首选技术。我国当前的氢气源生产结构仍以煤为主。根据中国煤炭工业协会公开数据显示,2020年中国氢气产量超过2500万吨,其中煤制氢所产氢气占62%、天然气制氢占19%,工业副产气制氢占18%,电解水制氢仅占1%左右。在中国,煤气化制氢适用于大规模制氢,由于原材料煤炭资源丰富,价格较为低廉,已经具备了一定的经济性优势和规模效益。

2天然气制氢
全球氢气主要来源为天然气,天然气制氢发展潜力大。天然气制氢是北美、中东等地区普遍采用的制氢路线。工业上由天然气制氢的技术主要有蒸汽转化法、部分氧化法以及天然气催化裂解制氢。天然气制氢发展潜力大,但目前存在资源约束和成本较高的问题。
3石油制氢
多应用在石化行业,石油制氢原料通常不直接用石油制氢,而用石油初步裂解后的产品,如石脑油、重油、石油焦以及炼厂干气制氢。采用炼油副产品石脑油、重质油、石油焦和炼厂干气制氢,在制氢成本上并不具有优势。如果将这些原料用于炼油深加工可以发挥更大的经济效益,因此,不建议将炼油副产品制氢作为炼油厂制氢的发展方向,而应该考虑可再生能源制得的氢气。
4甲醇制氢
甲醇制氢装置规模灵活,但稳定性、可靠性差。绿色甲醇能量密度高,是理想的液体能源储运方式。利用可再生能源发电制取绿氢,再和二氧化碳结合生成方便储运的绿色甲醇,是通向零碳排放的重要路径。
制氢技术的特点:

1天然气制氢:虽然适用范围广,但是原料利用率低,工艺复杂,操作难度高,并且生成物中的二氧化碳等温室气体使之环保性降低。
2工业尾气制氢:利用工业产品副产物,成本较低。但是以焦炉气制氢为例,不仅受制于原料的供应,建设地点需依靠焦化企业,而且原料具有污染性。
3电解水制氢:产品纯度高、无污染,但是高成本了限制其推广。
4光解水与生物质制氢:技术尚未成熟,实现商业化还需一定的时间。


