最具发展潜力的绿色二次能源——氢能
①在北京冬奥会开幕式上，以“微火”形态呈现的火炬成为许多人脑海中的经典瞬间。而这一瞬间的“幕后推手”，正是氢燃料。氢燃料燃烧过程不排放二氧化碳，氢燃料是如何做到的？这么好的能源，又为什么现在才使用？
②氢，化学元素符号为H，在元素周期表中位于第一位，是最轻的元素，也是宇宙中含量最多的元素，大约占据宇宙质量的75%。氢能作为一种二次能源，与煤、石油、天然气等传统的化石能源不同，难以直接从自然界获取，但氢的热值很高，燃烧相同质量的燃料时，氢所产生的热量是焦炭、汽油等化石燃料的2-4倍；同时氢能具有能量密度高、存储形式多样的特点，可以调配太阳能、风能等作为能源载体。最重要的一点是，氢气仅仅含有氢元素，燃烧的产物中只有水，而传统的化石燃料因为含有碳元素，所以燃烧时会产生大量的二氧化碳，因此氢气作为燃料可以彻底实现零碳排放，在“绿色环保”方面意义重大，被视为21世纪最具发展潜力的绿色二次能源。氢能作为燃料有着丰富的优势，但它的开发和利用充满着诸多挑战。氢能的开发和利用，可分为制取、储运和终端使用三个环节。需要每个环节同时进步，战胜各自的技术壁垒，才能实现氢气的最终利用。
③虽然氢能是绿色能源，但氢的制取过程却并非完全零碳排。氢能按照其制取方式，可分为灰氢、蓝氢、绿氢气三种：灰氢，是通过化石燃料（石油、天然气、煤炭）燃料产生的氢气，在生产过程中会有二氧化碳的排放。灰氢的生产成本较低，制氢技术也较为简单，目前，市面上绝大多数氢气是灰氢，约占当今全球氢气产量的95%左右；蓝氢，是天然气制氢，在产生室温气体的同时，会使用碳捕捉、利用与封存等技术，对室温气体进行捕获，从而实现低碳排放生产；绿氢，是通过再生能源（太阳能、风能、核能等）制造的氢气，比如通过可再生能源发电进行电解水制氢。在这一过程中，完全没有碳排放，也是制氢的终极目标，但由于目前技术限制，制绿氢成本较高，距离大规模应用仍需时间。
④氢气易燃、易爆，氢能的运输主要有期氢、液氢和固氢输送3种方式。在确保安全的前提下，提高储氢容量、降低成本、提高易取用性是储运技术的重点。储氢技术可分为物理储氢、化学储氢两大类。物理储氢主要有高压气态储氢、低温液态储氢、物理吸附储氢以及地下储氢等方式。高压气态储氢是将氢气在低温高压条件下液化后储存在容器中，具有储存容器体积小的优点；吸附储氢是通过分子间作用力，以物理吸附将氢气存储在大比表面的材料中；地下储氢是在地下盐层中挖出一个“容器”来储氢，与风光储一体化项目结合，可以充分利用地下空间、有效储存氢气。
⑤当我们足够了解氢的制取与储存之后，关于氢能的利用也被科学家提上了日程，目前氢燃料电池是氢能较为常见的终端应用，早在20世纪60年代，氢燃料电池就已被应用于航空航天，进入70年代后，随着技术的进步和成本的不断降低，氢燃料电池逐渐应用于各大领域，包括发电、汽车、船舶和无人机等。
——摘自2022.06.01《中国科普博览》，有改动
【链按材料】氢氧燃料电池通过电池内的氢气与氧气进行化学反应，将化学能转变为电能，这种电池与原电池的工作原理相同。它与一般电池的主要区别在于一般电池的活性物质是预先放在电池内部的，因而电池容量取决于贮存的活性物质的量；而燃料电池的活性物质（氢气和氧气）是源源不断地输入的，因此，这类电池实际上只是一个能量转换装置。
