（二）工業領域

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

　　（三）建筑領域

　　在建筑領域中，運用氫能微型熱電聯產機組技術可以極大地提高能源利用效率，建設節能環保型建筑。微型熱電聯產裝置可以利用發電過程中產生的廢熱來供暖，這可以顯著提高建筑物整體能源效率。當前大部分地區都采取分布式發電和供熱系統，在沒有集中供熱網的區域，應用這種微型熱電聯產裝置，就有很大的優勢。目前已經可以在市場上買到很多利用天然氣發電的內燃機熱電聯產系統。用燃料電池熱電聯產系統取代傳統的內燃機系統可以提高燃料的使用效率，在如今的技術水平下，燃料電池微聯產系統的發電效率是42%，比內燃機微聯產系統高出10%，但是不足之處是燃料電池微聯產系統的成本太高。

　　二、氫能和燃料電池關鍵技術

　　氫能和燃料電池的關鍵技術主要是氫能的生產工藝、燃料電池技術、氫燃料的運輸與配送，以及可再生能源集成等。

　　（一）氫氣生產工藝

　　氫氣的生產工藝主要有蒸汽甲烷重整和電解制氫兩種，如表3所示，兩種生產方式各有優缺點，可以根據加氫站的布置情況來選擇。

　　蒸汽甲烷重整。目前，大約48%的氫氣是由天然氣通過蒸汽甲烷重整工藝生產，即在高溫、催化劑的作用下，甲烷和水蒸氣發生的反應生成氫氣的過程。如果廢氣中的二氧化碳濃度較高時，蒸汽甲烷重整工藝就需要采用CO2捕捉與封存技術，來控制碳排放量。用這種方法大規模生產氫氣的成本主要由天然氣價格決定，例如目前美國天然氣的價格是每千克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純凈的氫氣，同時氫氣也可以從其他化石資源中生產出來，如煤、生物質或有機廢料等。

　　電解制氫。電解法是通過施加一個直流電把水分離成氫氣和氧氣，把電能轉化成化學能。對于僅使用電能作為輸入能量的電解槽（無外熱），隨著電池電壓的升高，制氫效率會降低，而產氫速率卻會提高。因此對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氫量之間的關系。不同類型的電解槽可以按電解質和電荷載體的不同，分成堿性電解槽、質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，并且投資成本比其他的電解槽要低很多，但是質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減少投資成本和實現效率提高的平衡點。由圖2可以看出質子交換膜電解槽在成規模生產時有望進一步降低成本。