在人类生存的地球上，虽然氢是最丰富的元素，但自然氢的存在极少，因此必须将含氢物质处理后方能得到氢气。氢能是一种二次能源，要开发利用这种理想的清洁能源，必须首先开发氢源，即研究开发各种制氢的方法。氢能属于二次能源，可以由各种一次能源提供，其中包括矿物燃料、核能、太阳能、水能、风能及海洋能等。
含氢最丰富的物质是水，其次就是各种矿物质燃料，主要是煤、石油、天然气以及各种生物质等，因此从长远看，以水为原料制取氢气是最有前途的方法，原料取之不尽，而且氢燃烧释放出能量后又生成产物水，不会对环境造成污染、各种矿物燃料制氢是目前制氢的最主要方法，但其储量有限，并且在制氢过程中不但耗费能源，而且还会对环境造成污染。目前其他各类含氢物质转化制氢的方法尚处于次要地位，有的正在研究开发，但随着氢能应用范围的扩大，对氢源要求不断增加，也不失为一种提供氢源的方法。目前从大的方面讲，制氢技术既有传统的方法，又有一些新的方法。当然，随着科技的发展，还将会有其他的新的制氢方法不断问世。
传统的制氢技术主要有5种，即水电解制氢、矿物燃料制氢、生物质制氢、太阳能制氢以及光化学制氢。具体如下：
水电解制氢
水电解制氢是目前应用较广并且比较成熟的制氢方法之一。用水作原料制氢的过程实际上是氢与氧燃烧生成水的逆过程，因此只要提供一定形式的能量，就可以使水分解。利用电能使水分解生产氢气的效率一般在75%～85%，这种制氢方法工艺过程比较简单，也没有污染，但是要消耗很多电，一般每立方米氢气耗电4～5.5度，因此从节约能源方面考虑，这种制氢方法受到一定的限制。
目前水电解的工艺、设备均在不断地改进：对电解反应器电极材料的改进，以往电解质一般采用强碱性电解液，近年开发采用固体高分子离子交换膜为电解质，且此种隔膜又起到电解池阴阳极的隔膜作用；在电解工艺上采用高温高压参数以利反应进行等。
目前，我国有很多各种规模的水电解制氢装置，但均为小型电解制氢设备，其目的都是制得氢气做原料而不是作为能源。对于电解反应中的电极过程、电极材料等方面的课题，南开大学、首都师范大学等单位均曾开展过研究，随着氢能应用的逐步扩大，水电解制氢方法必将得到发展。
以水为原料的热化学循环分解水制氢方法，避免了水直接热分解所需要的高温且可降低电耗，受到人们的重视。该方法是在水反应系统中加入一中间物，经历不同的反应阶段，最终将水分解为氢和氧，中间物不消耗，各阶段反应温度都较低。
近些年，国际上已经先后研究开发了20多种热化学循环法，有的已进入中试阶段。我国水力资源丰富，利用水力发电电解水制氢有一定的发展前景。
矿物燃料制氢
矿物燃料制氢主要指以煤、石油及天然气为原料制取氢气。
这种方法是制取氢气最主要的方法，目前制得的氢气主要用作化工原料，如生产合成氨、合成甲醇等。用矿物燃料制氢的方法包括含氢气体的制造、气体中一氧化碳组分变换反应及氢气提纯等步骤。该方法在我国已经具有成熟的工艺，并建有工业生产装置。
（1）以煤为原料制取氢气。以煤为原料制取含氢气体的方法主要有两种：一是煤的焦化，也叫做高温干馏；二是煤的气化。煤的焦化是指煤在隔绝空气条件下，在900℃～1000℃的高温下制取焦炭，煤的焦化的副产品是焦炉煤气，每吨煤可得煤气300～350立方米。在焦炉煤气中，按体积计，氢气占55%～60%，其余的是甲烷和一氧化碳，其中甲烷占23%～27%，一氧化碳占6%～8%。
（2）以天然气和轻质油为原料制取氢气。以天然气为原料，采用蒸汽转化为含氢的混合气，利用变压吸附装置可以制取纯度为99%以上的氢气。制取的氢气主要用于石油炼制过程中油品加氢精制，这种方法在我国已有成熟的经验。长期的生产实践证明，这种装置工艺可靠、开车方便、生产安全、原料、燃料单耗和主要性能指标已接近世界先进水平。
天然气蒸汽转化的基本原理是天然气和水蒸气在高温、催化剂的作用下，发生复杂的化学反应，从而生产出氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳和水的平衡混合物。
这种化学反应在800℃～820℃的温度条件下进行。用这种办法制得的气体组成中，按体积计，氢气含量可占74%。其生产成本主要取决于原料价格，我国轻质油价格高，制气成本比较贵，因此这种方法的采用受到一些限制。
我国在天然气制氢领域进行了大量有成效的研究工作，并建有大批工业生产装置。目前我国大多数大型合成氨合成甲醇工厂均采用天然气为原料，催化水蒸气转化制氢。我国曾经开发采用间歇式天然气蒸汽转化制氢工艺，制取小型合成氨厂的原料，这种方法不必采用高温合金转化炉，装置投资较低。
（3）以重油为原料部分氧化法制取氢气。重油原料包括有常压、减压渣油及石油深度加工后的燃料油。重油与水蒸气及氧气反应制得含氢气体产物，部分重油燃烧提供转化吸热反应所需的热量及一定的反应温度。气体产物组成中，按体积来说，氢气占46%，一氧化碳占46%，二氧化碳占6%。该法生产的氢气产物成本中，原料费约占1/3。重油价格较低，所以人们比较重视这种方法。目前我国建有大型重油部分氧化法制氢装置，用于制取合成氨的原料。
生物质制氢
生物质资源丰富，是重要的可再生能源。可以通过生物质汽化和微生物制氢。
（1）生物质汽化制氢。生物质汽化制氢就是将生物质原料如薪柴、锯末、麦秸、稻草等压制成型，在汽化炉或裂解炉中进行汽化或裂解反应，制得含氢的燃料气。我国在生物质汽化技术领域的研究已取得一定成果，中科院广州能源所多年来进行了生物质汽化的研究，其汽化产物中氢气约占10%。虽然可以作为农村的生活燃料，但氢含量比较低。在国外，由于转化技术的提高，生物质汽化已能大规模生产水煤气，其氢气含量大大提高。
（2）微生物制氢。微生物也可以用来制氢。微生物制氢的方法已经受到人们的关注。利用微生物在常温常压下进行酶催化反应可以制得氢气。生物质产氢主要有化能营养微生物产氢和光合微生物产氢两种方式。属于化能营养微生物的是各种发酵类型的一些严格厌氧菌和兼性厌氧菌。发酵微生物制氢的原始基质是各种碳水化合物、蛋白质等，目前已有利用碳水化合物发酵制氢的专利，并利用所产生的氢气作为发电的能源。光合作用产氢是指微型藻类和光合作用细菌等光合微生物的产氢过程与光合作用相联系。20世纪90年代初，中科院微生物所、浙江农业大学等单位曾进行“产氢紫色非硫光合细菌的分离与筛选研究”及“固定光化合细菌处理废水过程产氢研究”等，取得一定成果。
目前，国外已经出现了一种应用光化合作用细菌产氢的优化生物反应器，其产氢规模可以达到日产氢2800立方米。这种方法采用各种工业和生活有机废水及农副产品的废料为基质，进行光化合细菌的连续培养，在产氢的同时可以净化废水，并获得单细胞蛋白。这种方法具有一定的发展前景。
（3）甲醇重整制氢。甲醇重整制氢是以甲醇为原料，采用甲醇重整生产氢气技术。很久以前，这种技术在国内外就已经商业化了。目前，该技术已广泛用于电子、冶金、食品及小型石化行业中。甲醇重整制氢技术与大规模的天然气、轻油、水煤气等转化制氢相比，具有流程短、投资省、耗能低、无环境污染等特点。
甲醇加水重整反应是一个多组分、多反应的气固催化复杂反应系统。甲醇液和脱盐水按一定比例混合后，经计量泵升压进入原料汽化器进行汽化和加热。
汽化原料和反应所需的热量由导热油炉系统提供。原料汽在汽化器内加热到220℃后，进入甲醇重整反应器，在反应器内发生重整反应，生成氢、二氧化碳和一氧化碳等混合气体。反应后混合气体经过换热器与原料液进行热交换，再经过净化塔洗涤后送进气液分离缓冲罐分离未反应的甲醇和水，使重整气中甲醇含量达到规定质量要求，完成制气。
冷凝和洗涤下来的液体为甲醇和水的化合物，全部送回配液罐回收循环使用。合格的转化气经过一套由多台吸附塔并联交替操作的变压吸附系统，一次性吸附分离所有杂质，得到纯度和杂质含量都合格的氢气。
（4）其他含氢物质制氢。国外曾研究从硫化氢中制取氢气。我国有丰富的氢资源，如河北省赵兰庄油气田开采的天然气中氢含量高达90%以上，其储量达数千万吨，是一种宝贵资源。从硫化氢中制取氢有许多方法，我国在20世纪90年代开展了多方面的研究，如中国石油大学进行了“间接电解法双反应系统制取氢气与硫黄的研究”取得进展，正进行扩大试验。
中科院感光所等单位进行了“多相光催化分解硫化氢的研究”及“微波等离子体分解硫化氢制氢的研究”等。各种研究结果将为今后充分合理利用宝贵资源、提供清洁能源及化工原料奠定基础。
（5）各种化工过程副产氢气的回收。多种化工过程如电解食盐制碱工业、发酵制酒工业、合成氨化肥工业、石油炼制工业等均有大量副产品氢气产生，如能采取适当的措施进行氢气的分离回收，每年可得到数亿立方米的氢气。
（6）用葡萄糖制氢。葡萄糖也可以用来制氢。1996年10月，英美科学家利用生活在地下热水出口附近的细菌产生的酶，把葡萄糖转化为氢和水。具体说来，就是从包括青草在内的植物基本组成成分——纤维素中分解出葡萄糖，然后以酶促使葡萄糖氧化，从而得到清洁燃料氢分子。这种制氢的方法优点非常明显，首先，它所用的植物纤维素来源丰富；其次，可以大量培养能在热水中迅速繁殖的酶，其方法简单，投资也很少。
太阳能制氢
太阳能是取之不尽的能源，其中利用光电制氢的方法称为太阳能氢能系统，国外已经进行实验性研究。随着太阳能电池转换能量效率的提高、成本的降低及使用寿命的延长，其用于制氢的前景不可估量。
光化学制氢
光化学制氢是一种以水为原料，通过光催化分解制取氢气的方法。光催化的过程是指含有催化剂的反应体系，在光照下由于有催化剂存在，促使水分解制得氢气。从20世纪70年代开始，国外有研究报道，中国科学院感光所等单位也开展了光化学制氢技术的研究。该方法具有开发前景，但目前尚处于基础研究阶段。
知识点
什么是光化学
光化学是研究光与物质相互作用所引起的永久性化学效应的化学分支学科。由于历史的和实验技术方面的原因，光化学所涉及的光的波长范围为100～1000纳米，即由紫外至近红外波段。比紫外波长更短的电磁辐射，如X或γ射线所引起的光电离和有关化学属于辐射化学的范畴。光化学反应已经广泛用于合成化学，由于吸收给定波长的光子往往是分子中某个基团的性质，所以光化学提供了使分子中某特定位置发生反应的最佳手段，对于那些热化学反应缺乏选择性或反应物可能被破坏的体系，光化学反应更为可贵。
