氫能產業在中國正進入快速發展階段，在政府的大力支持下，其產業化落地進程不斷加快。但如何更好的發展本國氫能，需要放眼世界各國的現狀與進展，在國際化的角度和高度上進一步借鑒和完善。

2020年10月9日國務院常務會議通過了《新能源汽車產業發展規劃》：2021年起，國家生態文明試驗區、大氣污染防治重點區域新增或更新公交、出租、物流配送等公共領域車輛，新能源汽車比例不低于80%，氫燃料汽車也被納入新能源汽車“三縱”之列，這對目前熱情高漲的氫能產業給予了更多的信心。

宇宙中廣泛存在的原子就是簡單的氫原子，只有帶一個質子的原子核和一個圍繞原子核運行的電子。但是也正是這種簡單的原子，組成了我們今天世界上所有的東西甚至是你自己。你能見到任何物質，都是由氫通過恒星的熱核反應生產出來的。

雖然氫在宇宙中遍布存在，但是在地球環境和大氣中基本上沒有氫氣，因為氫氣的化學屬性導致其十分活動，很容易與氧氣發生反應變成水。氫氣與氧氣的通過燃燒結合時能產生大量的能量，并生成毫無危害的水，這種能量如果能用在汽車上該是多么美好的事情。

但是，氫氣氧氣燃燒產生的能量并不好控制，同時效率也并不高。2006年某品牌汽車就推出燃燒氫氣的汽車Hydrogen 7，利用液態氫作為燃料，6.0升V12發動機只有能出260匹馬力，效率實在是太低。

隨著汽車行業對氫燃料電池的深入研究，可以通過燃料堆有控地將氫氣與氧氣結合，并將結合時產生的電流驅動電動機。這種方式比直接燃燒氫氣更有效率，同時也能為電動機的提供充足的電力。但是燃料堆的質造成本卻很高昂，經過汽車行業的不懈努力，氫燃料電池的整體成本終于降到消費者可接受的程度。

氫燃料電池工作原理：

給燃料動力電池的負極材料提供一個氫氣，正極進行提供大量氧氣，然后在正負極相互之間加一層膜。在催化劑的作用下，氫原子外層的電子會游離出來，變成獨立電子+氫離子。而那層膜是非常特殊的，只有兩個氫離子結合才可以同時通過，而電子則會被阻擋在膜外。由于存在氫離子實際上我們就是一種質子，所以那層膜也叫“質子交換膜”。前面的論述就有提到說，電子是通不過這層膜的，所以他們會在膜的一邊越聚越多。如果在企業電子產品聚集的地方接一根導線，通到正極，電子就會在工作電壓的驅使下嗖嗖嗖地跑過去。而這，就是提高電池在輸出控制電流。

透過膜的質子與正氧反應生成水并放出熱量。這些都是氫燃料電池的副產品。由于一層膜左右兩側的壓差比較小，通常我們只有0.5V-1.0V，所以只要把正負極夾著一層膜的結構可以疊加至幾百層，就能不斷得到發展需要的高電壓。在這個電池里，是沒有其他任何火焰會呈現的。不過，為了能夠保證研究催化劑的活性，在電動車企業使用的燃料動力電池技術類型中，電池的工作環境溫度在90攝氏度左右。其實，這比很多傳統燃油汽車發動機的溫度要低很多。

這個發展過程中，化學能轉化為一種電能的效率可以達到80％，遠比內燃機的40％高得多。當然，還有其他類型的氫燃料電池，不僅僅是質子交換膜，它們有不同的反應物和電解質。

比如航天用燃料電池的電解液就是氫氧化鉀。以熔融硅酸鹽、氧化鋯和磷酸為電解質的氫燃料電池都用于發電站。這種用于氫燃料電動汽車的電池是一種相對較晚出現的新型氫燃料電池。

氫燃料電池所用的氫從哪來呢？青年汽車的“水氫車”，其實是一個騙人騙投資的項目。但是氫氣來自于水，這個確實是事實。初中課時我們知道電解水可以制氫，還知道金屬鋅加到鹽酸中也可以制氫，而大量的工業制氫是怎么實現的呢？同時，為了制氫中不產生二氧化碳，又是怎么實現的呢？

工業制氫大概有幾種主流方法：

一、電解水制氫

水電解制氫是目前應用較廣且比較成熟的方法之一。水為原料制氫過程是氫與氧燃燒生成水的逆過程，因此只要提供一定形式一定能量，則可使水分解。提供電能使水分解制得氫氣的效率一般在75-85%，其工藝過程簡單，無污染，但消耗電量大，因此其應用受到一定的限制。利用電網峰谷差電解水制氫，作為一種貯能手段也具有特點。我國水力資源豐富，利用水電發電，電解水制氫有其發展前景。

太陽能取之不盡，其中利用光電制氫的方法即稱為太陽能氫能系統，國外已進行實驗性研究。隨著太陽電池轉換能量效率的提高，成本的降低及變壓吸附 完美替代進口，支持實測比較使用壽命的延長，其用于制氫的前景不可估量。同時，太陽能、風能及海洋能等也可通過電制得氫氣并用氫作為中間載能體來調節，貯存轉化能量，使得對用戶的能量供應更為靈活方便。供電系統在低谷時富余電能也可用于電解水制氫，達到儲能的目的。我國各種規模的水電解制氫裝置數以百計，但均為小型電解制氫設備，其目的均為制提氫氣作料而非作為能源。隨著氫能應用的逐步擴大，水電解制氫方法必將得到發展。

二、水煤氣法制氫

用無煙煤或焦炭為原料與水蒸氣在高溫時反應而得水煤氣（C+H2O→CO+H2—熱）。凈化后再使它與水蒸氣一起通過觸媒令其中的CO轉化成CO2（CO+H2O→CO2+H2）可得含氫量在80%以上的氣體，再壓入水中以溶去CO2，再通過含氨蟻酸亞銅（或含氨乙酸亞銅）溶液中除去殘存的CO而得較純氫氣，這種方法制氫成本較低產量很大，設備較多，在合成氨廠多用此法。有的還把CO與H2合成甲醇，還有少數地方用80%氫的不太純的氣體供人造液體燃料用。像北京化工實驗廠和許多地方的小氮肥廠多用此法。

三、由石油熱裂的合成氣和天然氣制氫

石油熱裂副產的氫氣產量很大，常用于汽油加氫，石油化工和化肥廠所需的氫氣，這種制氫方法在世界上很多國家都采用，在我國的石油化工基地如在慶化肥廠，渤海油田的石油化工基地等都用這方法制氫氣也在有些地方采用（如美國的Bay、way和Batan?Rougo加氫工廠等）。

四、焦爐煤氣冷凍制氫

把經初步提凈的焦爐氣冷凍加壓，使其他氣體液化而剩下氫氣。此法在少數地方采用（如前蘇聯的Ke?Mepobo工廠）。

五、電解食鹽水的副產氫

在氯堿工業中副產多量較純氫氣，除供合成鹽酸外還有剩余，也可經提純生產普氫或純氫。像化工二廠用的氫氣就是電解鹽水的副產。

六、釀造工業副產

用玉米發酵丙酮、丁醇時，發酵罐的廢氣中有1/3以上的氫氣，經多次提純后可生產普氫（97%以上），把普氫通過用液氮冷卻到—100℃以下的硅膠列管中則進一步除去雜質（如少量N2）可制取純氫（99.99%以上），像北京釀酒廠就生產這種副產氫，用來燒制石英制品和供外單位用。

氫氣資源非常好，清潔、可再生，但它容易泄漏，且爆炸范圍非常寬，是目前波浪范圍寬的一種氣體，只要和空氣混合，達到 4％～75％的比例，就會發生爆炸，屬于一級爆炸氣體。所以，從制氫站、儲氫站、運輸車、加氫站，到氫燃料電池汽車都需要對氫氣進行檢測，盡早發現泄漏，立馬關掉閥門并發出警報，降低安全隱患。

此外，對于氫燃料電池汽車而言，氫氣傳感器不僅能用于監測氣罐和電堆端氫氣的泄漏，還能用于檢測排放尾氣中的氫氣濃度。燃料電池汽車也就能根據這些監測的信息來實時分析電堆的性能和反應程度，從而及時調整相關輸入指標或數據配置來實現車輛的安全、高效運行。氫燃料電池汽車上安裝氫氣傳感器，可以用我們工采網代理的CGM6812－B00氫氣傳感器模塊：

氫氣傳感器模塊CGM6812是一種搭載了費加羅催化燃燒式可燃氣體傳感器TGS6812的新模塊，具有耐久性好、穩定性高的特點。此模塊可提供與氫氣濃度成比例的模擬電壓輸出， CGM6812氫氣傳感器模塊還采用了防潮涂層，可以在需要防水與絕緣的環境中放心使用，同時，模塊還能夠檢測到傳感器斷線的故障。模塊操作溫度范圍廣，為－10°C～＋60°C。由于TGS6812氣體傳感器可以檢測甲烷、 LP氣體與氫氣，因此此模塊適用于固定式燃料電池的可燃氣體——氫氣的泄漏檢測。

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