（二）工業(yè)領(lǐng)域

　　在工業(yè)領(lǐng)域中，氫氣一直是最重要的原材料之一，并且通過(guò)氫的使用可以使精煉等行業(yè)達(dá)到基本無(wú)碳排放。到目前為止，氫的制造和使用都局限在工業(yè)領(lǐng)域中，主要用途是作為化工行業(yè)的原材料。在過(guò)去，石油化工企業(yè)主要通過(guò)石油裂解來(lái)制造氫氣，但是現(xiàn)在，隨著對(duì)氫氣需求的增加，企業(yè)開始更多地使用天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)氫氣。大部分的氫氣在精煉行業(yè)作用是加氫處理、加氫裂化和精煉過(guò)程中脫硫等，不斷地追求高品質(zhì)，導(dǎo)致了對(duì)氫氣需求的不斷增長(zhǎng)。除了常規(guī)的燃料精煉，由木質(zhì)纖維素生產(chǎn)的生物燃料也需要相當(dāng)數(shù)量的氫氣用作加氫脫氧。氫氣還可以在鋼鐵生產(chǎn)中可用作還原劑，取代部分焦炭的使用，同時(shí)，氫氣也是鋼鐵工業(yè)中產(chǎn)生的副產(chǎn)物的一部分，但是在大多數(shù)情況下，這些廢氣直接被用來(lái)燃燒，如果能把其中的氫氣收集起來(lái)就可以減少利用化石燃料生產(chǎn)氫氣的壓力，從而提高整體能源使用效率，減少碳排放。

　　（三）建筑領(lǐng)域

　　在建筑領(lǐng)域中，運(yùn)用氫能微型熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組技術(shù)可以極大地提高能源利用效率，建設(shè)節(jié)能環(huán)保型建筑。微型熱電聯(lián)產(chǎn)裝置可以利用發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生的廢熱來(lái)供暖，這可以顯著提高建筑物整體能源效率。當(dāng)前大部分地區(qū)都采取分布式發(fā)電和供熱系統(tǒng)，在沒有集中供熱網(wǎng)的區(qū)域，應(yīng)用這種微型熱電聯(lián)產(chǎn)裝置，就有很大的優(yōu)勢(shì)。目前已經(jīng)可以在市場(chǎng)上買到很多利用天然氣發(fā)電的內(nèi)燃機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。用燃料電池熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)可以提高燃料的使用效率，在如今的技術(shù)水平下，燃料電池微聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的發(fā)電效率是42%，比內(nèi)燃機(jī)微聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)高出10%，但是不足之處是燃料電池微聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的成本太高。

　　二、氫能和燃料電池關(guān)鍵技術(shù)

　　氫能和燃料電池的關(guān)鍵技術(shù)主要是氫能的生產(chǎn)工藝、燃料電池技術(shù)、氫燃料的運(yùn)輸與配送，以及可再生能源集成等。

　?。ㄒ唬錃馍a(chǎn)工藝

　　氫氣的生產(chǎn)工藝主要有蒸汽甲烷重整和電解制氫兩種，如表3所示，兩種生產(chǎn)方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，可以根據(jù)加氫站的布置情況來(lái)選擇。

　　蒸汽甲烷重整。目前，大約48%的氫氣是由天然氣通過(guò)蒸汽甲烷重整工藝生產(chǎn)，即在高溫、催化劑的作用下，甲烷和水蒸氣發(fā)生的反應(yīng)生成氫氣的過(guò)程。如果廢氣中的二氧化碳濃度較高時(shí)，蒸汽甲烷重整工藝就需要采用CO2捕捉與封存技術(shù)，來(lái)控制碳排放量。用這種方法大規(guī)模生產(chǎn)氫氣的成本主要由天然氣價(jià)格決定，例如目前美國(guó)天然氣的價(jià)格是每千克0.9美元，歐洲的天然氣每千克2.2美元，日本的天然氣每千克3.2美元。重整工藝并不局限于使用天然氣，所有富含氫元素的氣體都可以用重整工藝生產(chǎn)純凈的氫氣，同時(shí)氫氣也可以從其他化石資源中生產(chǎn)出來(lái)，如煤、生物質(zhì)或有機(jī)廢料等。

　　電解制氫。電解法是通過(guò)施加一個(gè)直流電把水分離成氫氣和氧氣，把電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能。對(duì)于僅使用電能作為輸入能量的電解槽（無(wú)外熱），隨著電池電壓的升高，制氫效率會(huì)降低，而產(chǎn)氫速率卻會(huì)提高。因此對(duì)于給定幾何形狀的電解槽，工程師需要平衡電解槽效率和產(chǎn)氫量之間的關(guān)系。不同類型的電解槽可以按電解質(zhì)和電荷載體的不同，分成堿性電解槽、質(zhì)子交換膜電解槽和固體氧化物電解槽等。堿性電解槽是目前最成熟的技術(shù)，并且投資成本比其他的電解槽要低很多，但是質(zhì)子交換膜電解槽和固體氧化物電解槽更有希望降低成本和提高效率。選擇電解槽工藝需要找到一個(gè)減少投資成本和實(shí)現(xiàn)效率提高的平衡點(diǎn)。由圖2可以看出質(zhì)子交換膜電解槽在成規(guī)模生產(chǎn)時(shí)有望進(jìn)一步降低成本。