（二）工业领域

　　在工业领域中，氢气一直是最重要的原材料之一，并且通过氢的使用可以使精炼等行业达到基本无碳排放。到目前为止，氢的制造和使用都局限在工业领域中，主要用途是作为化工行业的原材料。在过去，石油化工企业主要通过石油裂解来制造氢气，但是现在，随着对氢气需求的增加，企业开始更多地使用天然气蒸汽转化法生产氢气。大部分的氢气在精炼行业作用是加氢处理、加氢裂化和精炼过程中脱硫等，不断地追求高品质，导致了对氢气需求的不断增长。除了常规的燃料精炼，由木质纤维素生产的生物燃料也需要相当数量的氢气用作加氢脱氧。氢气还可以在钢铁生产中可用作还原剂，取代部分焦炭的使用，同时，氢气也是钢铁工业中产生的副产物的一部分，但是在大多数情况下，这些废气直接被用来燃烧，如果能把其中的氢气收集起来就可以减少利用化石燃料生产氢气的压力，从而提高整体能源使用效率，减少碳排放。

　　（三）建筑领域

　　在建筑领域中，运用氢能微型热电联产机组技术可以极大地提高能源利用效率，建设节能环保型建筑。微型热电联产装置可以利用发电过程中产生的废热来供暖，这可以显著提高建筑物整体能源效率。当前大部分地区都采取分布式发电和供热系统，在没有集中供热网的区域，应用这种微型热电联产装置，就有很大的优势。目前已经可以在市场上买到很多利用天然气发电的内燃机热电联产系统。用燃料电池热电联产系统取代传统的内燃机系统可以提高燃料的使用效率，在如今的技术水平下，燃料电池微联产系统的发电效率是42%，比内燃机微联产系统高出10%，但是不足之处是燃料电池微联产系统的成本太高。

　　二、氢能和燃料电池关键技术

　　氢能和燃料电池的关键技术主要是氢能的生产工艺、燃料电池技术、氢燃料的运输与配送，以及可再生能源集成等。

　　（一）氢气生产工艺

　　氢气的生产工艺主要有蒸汽甲烷重整和电解制氢两种，如表3所示，两种生产方式各有优缺点，可以根据加氢站的布置情况来选择。

　　蒸汽甲烷重整。目前，大约48%的氢气是由天然气通过蒸汽甲烷重整工艺生产，即在高温、催化剂的作用下，甲烷和水蒸气发生的反应生成氢气的过程。如果废气中的二氧化碳浓度较高时，蒸汽甲烷重整工艺就需要采用CO2捕捉与封存技术，来控制碳排放量。用这种方法大规模生产氢气的成本主要由天然气价格决定，例如目前美国天然气的价格是每千克0.9美元，欧洲的天然气每千克2.2美元，日本的天然气每千克3.2美元。重整工艺并不局限于使用天然气，所有富含氢元素的气体都可以用重整工艺生产纯净的氢气，同时氢气也可以从其他化石资源中生产出来，如煤、生物质或有机废料等。

　　电解制氢。电解法是通过施加一个直流电把水分离成氢气和氧气，把电能转化成化学能。对于仅使用电能作为输入能量的电解槽（无外热），随着电池电压的升高，制氢效率会降低，而产氢速率却会提高。因此对于给定几何形状的电解槽，工程师需要平衡电解槽效率和产氢量之间的关系。不同类型的电解槽可以按电解质和电荷载体的不同，分成碱性电解槽、质子交换膜电解槽和固体氧化物电解槽等。碱性电解槽是目前最成熟的技术，并且投资成本比其他的电解槽要低很多，但是质子交换膜电解槽和固体氧化物电解槽更有希望降低成本和提高效率。选择电解槽工艺需要找到一个减少投资成本和实现效率提高的平衡点。由图2可以看出质子交换膜电解槽在成规模生产时有望进一步降低成本。