氢的开发与利用
氢是清洁的车用原料
氢可以做汽车燃料。用氢气作燃料油许多优点，首先是干净卫生氢气燃烧后的产物是水，不会污染环境，非常有利于环境的保护。其次是氢气在燃烧时比汽油的发热量高。一般的内燃机，通常以柴油或汽油作燃料，氢气车则改为使用气体氢。燃料电池和电动氢会取代一般的引擎。把氢输入燃料电池中，氢原子的电子被质子交换膜阻隔，通过外电路从负极传导到正极，成为电能驱动电动机；质子却可以通过质子交换膜与氧化和为纯净的水雾排出。氢能汽车行车路程远，使用寿命长。
近年来，国际上以氢为燃料的“燃料电池发动机”技术取得重大突破，美国、德国、法国等采用氢化金属储氢，而日本则采用液氢燃料组装的燃料电池应用在汽车上，已经行了上百万千米的道路运行试验，其经济性、适用性和安全性均较好。氢气可以从电解水、煤的气化中大量制取，而且不需要对汽车发动机进行大的改装，因此氢能汽车具有广阔的应用前景。
燃料氢气发电
  还可以通过燃料氢气能发电。目前各种大型电站，无论是水电、火电或核电，都是把发出的电送往电网，再由电网输送给用户。但是，因为终端用电户的负荷不同，电网有时是高峰，有时是低谷。用电高峰期经常闹“电荒”，电力供不应求；在低谷时期，发出的电还有富余。
为了调节峰荷，电网中常需要启动快和比较灵活的发电站，氢能发电最适合扮演这个角。利用氢气和氧气燃烧，组成氢氧发电机组。这种机组是火箭型内燃发动机配发电机，他不需要复杂的蒸汽锅炉系统，因此结构简单，维修方便，启动迅速，要开即开，要停即停。在电网低负荷时，还可以吸收多余的电来进行电解水，生产氢和氧，以备高峰是发电用。这种调节作用对于电网运行是极其有利的。
另外，氢和氧还可直接改变常规火力发电机组的运行状况，提高电站的发电能力。例如，氢氧燃烧组成磁流体发电。利用液氢冷却发电装置，进而提高机组功率等。更新的氢能发电方式是氢燃料电池。这是利用氢和氧（成空气）直接经过电化学反应而产生电能的装置。换言之，也是水电解槽产生氢和氧的逆反应。
这种新型的发电方式已经引起世界关注。20世纪70年代以来，日本、美国等加紧研究各种燃
料电池，现已进入商业性开发，日本已建立万千瓦级燃料电池发电站，美国有30多家厂商在开发燃料电池。德国、英国、法国、荷兰、丹麦、意大利和奥地利等国也有20多家公司投入了燃料电池的研究。
燃料电池理想的燃料是氢气，因为它是电解制氢的逆反应。燃料电池的主要用途除建立电站外，特别适合做移动电源和车船的动力，因此也是今后氢能利用的孪生兄弟。
氢能在日常生产生活中的应用
氢能在日常生产生活中具有广泛的用途。氢气在氧气中燃烧放出大量的热，其火焰-氢氧焰的温度高达3000℃，可用来焊接或切割金属。氢气还在冶金、化学工业等方面有着广泛的应用。
氢能在民用生活中具有广泛的应用。除了在汽车行业外，燃料电池发电系统在民用方面的应用主要有氢能发电、氢介质储能与输送，以及氢能空调、氢能冰箱等，有的已经得到实际应用，有的正在开发，有的尚在探索中。目前，美国、日本和德国已近有少量的家庭用质子交换膜燃料电池提供电源。居民家庭应用的燃料电池一般都在50千瓦以下，目前的燃料电池技
术完全能够满足居民家庭能源提供的需要。氢能进入家庭后，可以作为取暖的材料。这主要是因为氢能的热值高，远高于其他材料。它燃烧后可以放出更多的热，是理想的供热材料。寒冷的冬天来了之后，我国各地，特别是北方，基本都依靠燃烧煤炭来供暖。大规模燃烧煤炭会造成空气中的二氧化硫含量骤增，造成环境污染，危害人体健康。此外，二氧化硫与水结合还可能形成酸雨。使用氢能取暖后，氢气燃烧的产物只有水，是清洁燃料。人们就可以拜托二氧化硫对大气的污染了，用氢能取暖会保护环境。
氢能除了能用于家庭取暖外，也可以作为做饭的燃料。目前城市居民主要用天然气做饭，虽说天然气是一种较好的能源，但是天然气的主要成分是甲烷，甲烷燃烧后也会生成温室气体二氧化碳。使用氢气作为燃料，就能减少温室气体的排放量。
氢能进入家庭后，还可以解决生活污水的处理问题。我们洗衣服、洗手等废水经过对某些离子的处理，也可以作为制氢气的燃料。不仅节约了水资源，也可以减少了这些水排出后的污染。将来人们可以完全在家中制取氢气。人们只需要打开自来水开关，水流通过专门的机器，分解后就可以制成氢气。人们可以随时使用到清洁的氢能。氢气在制取、燃烧、处理等多个环节都不会对环境产生影响，因此是真正的清洁燃料。
根据最新的数据显示，氢能在民用生活中的应用不仅局限于日常生活中，在人类的生命延续中也能发挥出巨大的作用。日本医科大学太田成男教授等分析氢对培养细胞的影响时发现，氢能清除一中氧化能力极强、对机体有害的活性氧——氢氧根离子。活性氧被认为是导致细胞老化的诱因之一。研究人员用老鼠做实验，在实验中，让人为导致脑梗塞的一组实验鼠吸入浓度为2%的氢气，而对另一组不采取任何措施，研究氢气是否可以防止活性氧导致的脑细胞老化死亡。结果显示，吸入氢气的实验鼠脑细胞死亡的数量不到对照组的一半。这个发现为人们提供一个思路;可以用氢制造出一种阻止人体细胞老化的特殊“药物”，从而能够延缓衰老。
第六章
不同寻常的氢能汽车
预言成真
法国科幻作家凡尔纳150年前曾预言，有朝一日人类将出现以氢为动力能源的燃料电池汽车。氢是宇宙中最丰富的元素，它在燃料电池中与氧发生化学反应，产生电能驱动汽车，氢在燃烧时排放的尾气基本是新鲜的蒸汽。如今，这些预言变成现实。
汽车工业既是拉动国民经济发展的支柱产业，也是高消耗、高排放导致环境污染的重点，尤其是排放的二氧化碳造成温室效应。如目前气候改变不加遏制，后果不堪设想。随着全球气候变暖及石油资源逐渐枯竭，生产更环保、更省油的新能源汽车成为未来汽车工业发展的趋势，清洁能源时代将是继亨利·福特的流水生产和丰田喜一郎的精益生产模式之后世界汽车的第三次革命、
氢能汽车是以氢为主要能量移动的汽车。一般的内燃机通常注入柴油或汽油，氢汽车则改为使用气体氢。燃料电池和电动机会取代一般的引擎，即氢燃料电池的原理是把氢注入燃料电池中，氢原子的电子被质子交换膜阻隔，通过外电路从负极传导到正极，成为电能驱动电动机；质子却可以通过质子交换膜与氧化合为纯净的水雾排出，这样有效减少了其它燃油的汽车造成的空气污染问题。另一方面，能源从来都是个问题，近年来，国际上氢为燃料的“燃料电池发动机”技术取得重大突破，而“燃料电池汽车”已成为推动“氢经济”的发动机。
近年燃料电池汽车的研发规模之大和商业化步伐之快确是有目共睹的，世界上主要汽车制造厂家及燃料电池公司几乎无不卷入这场战争中，发展之迅速，竞争之激烈，为世人瞩目。在1965年，外国的科学家们就已经设计出了能在马路上行驶的氢能汽车。我国也在1980年成
功地早出了第一辆氢能汽车，可乘坐12人，储存氢材料90公斤（1公斤=1千克，下同）。开发新能汽车不仅是国际汽车大公司的企业行为，更是列入发达国家重要决策事项，形成国家、产业、科研和大学联合创新系统。在长期汽车新能源的研究开发中，对汽车新动力的发展趋势达成了共识：近期目标是开发传统内燃机新技术和替代燃料汽车；中期目标是研制混合动力汽车大幅度降低油耗和排放；远期目标是研制实用的电动汽车和燃料电池汽车，以资源极为丰富且完全没有污染的氢动力燃料电池为动力重新定义汽车。燃料电池汽车技术在美国、日本、欧洲等发达国家和地区兴起，构建了这种汽车的广阔消费市场。但从燃料电池汽车的本质而言，发展中国家和地区对此也有强劲的需求，例如我国，就是推广应用燃料电池汽车比较理想的场所之一。
水氢汽车“喝氢气，吐纯水”
2004年5月底的一天，北京凯宾斯基饭店门前的小展厅，停放了一辆家用轿车，车的左侧车厢和挡风玻璃被摘掉，甲板是透明的，从外面望去，车内与一般4座家车无异。透过甲板，可以看到两个比煤气罐略小的罐子，这两个罐子是用来装氢燃料的。罐子前方贴着一个像小案板一样的片状物，这是一个将氢转换为电的设备。这是戴姆勒——克莱斯勒公司生产的燃
料电动汽车，它最大的优点是排放物仅仅是水，没有任何污染。未来人们驾驶的汽车，可能大多数都是这样的。
凡尔纳曾说过：“水是未来的煤。明天的能源是水经电流分解后获得的产物。水分解后释放出的元素，氢和氧，将长期地保障地球的能源供应。”今天，凡尔纳的科学预言已经有望成真，人类大规模地用水制氢的日子已经接近了。用水提炼出的氢，将会为人类提供无穷无尽的光和热。
现代能源专家们把地球上现有的“二次能源”分为“过程性能源”和“含能体能源”两大类。当今应用最广泛的“过程性能源”是汽油和柴油。而电能无法直接储存，因此，像汽车、轮船、飞机等机动性强的耗能动力设备就无法直接使用，而只能继续耗废汽油、柴油等能源。虽然蓄电池能够储能，但它也是间接的储能设备，而且尚未能成为主要能源。人们急需要一种含能体能源。在竭力寻索中，终于发现了氢，这个肉眼看不见的宠儿可以充当这个角，科学家们甚至预言，氢能将要成为21世纪替代矿物燃料的理想能源。
我们都知道，机动车燃烧汽油、柴油所排放的尾气已经对环境造成严重污染，如果用氢能取代汽油、柴油，将有利于减少温室气体排放，有利于改善环境污染情况，改善人类生存环境，
目前机动车对城市环境的污染已经不容忽视。随着社会发展，汽车的保有量不断增加，就会燃烧更多的汽油，尾气排放量增加，对环境的污染也会随之加剧。
未来的氢能源是最好的选择，因为氢不产生任何有温室效应的化学物质，也不会引起酸雨和烟雾。如汽车使用燃料电池，通过氢、氧化学反应产生电能代替传统能源，它所产生的只是电、热和水蒸气，唯一的副产品就是水，也就是“喝氢气，吐纯水”，不产生一氧化碳和二氧化碳，也没有硫和微粒排出，能实现零污染。水又是制氢的原料，整个过程是循环和清洁的。应用这技术不仅能减少交通工具对日益短缺的传统能源的依赖，而且会推动人类社会进入一个新的洁净能源——氢能的时代，氢能汽车目前主要分为燃料电池汽车和氢内燃料车两种类型。
燃料电池汽车
1991年7月，第一辆燃料电池汽车由美国凯萨斯州科学院的罗杰·比林斯博士寿命为25万千米。氢燃料电池汽车是世界上公认的零排放、低噪声清洁汽车的终极技术方案，是汽车工业节能减排的发展方向。
燃料电池装置从本质上说是水电解的一个“逆”装置。电解水过程中，通过外加电源将水电解，产生氢和氧；而在燃料电池中，则是氢和氧通过电化学反应生成水，并释放出能源。燃料电池的工作原理与普通电化学电池相类似，然而从实际应用来考虑，两者存在着较大的差别。普通电池是将化学能储存在电池内部的化学物质中，当电池工作时，这些有限的物质全部发生反应。对于原电池而言，电池所放出的能量取决于电池中储存的化学物质量，对于可充电电池而言，则可以通过外部电源进行充电，使电池工作时发生的化学反应逆向进行，得到新的活性化学物质，电池可重新工作。因此实际上普通电池只是一个优先的电能输出和储存装置。而燃料电池则不同，参与反应的化学物质氢由燃料电池外部的单独储存系统提供，因而只要能保证氢反应物的供给，燃料电池就可以连续不断地产生电能，从这个意义上说，燃料电池是一个氢发电装置。