氢能体系主要包括氢的生产、储存和运输、应用3个环节。而氢能的储存是关键，也是目前氢能应用的主要技术障碍。大家知道，所有元素中氢的重量最轻，在标准状态下，它的密度为0.0899克/升，为水的密度的万分之一。在-252.7℃ 时，可以为液体，密度70克/升，仅为水的1/15。所以氢气可以储存，但是很难高密度储存。
氢气输送也是氢能利用的重要环节。一般而言，氢气生产厂和用户会有一定的距离，这就存在氢气输送的需求。按照氢在输运时所处状态的不同，可以分为气氢输送、液氢输送和固氢输送。其中前两者是目前正在大规模使用的两种方式。
高压气态储存
气态氢可储存在地下仓库里，也可装入钢瓶中。为了提高其储存空间利用率，必须将氢气进行压缩，尽可能使氢气的体积变小，因此就需要对氢气施加压力，为此需消耗较多的压缩功。氢气重量很轻，即使体积缩小、密度增大，重量仍然如此。一般情况下，一个充气压力为20兆帕的高压钢瓶储氢重量只占总重量的1.6％，供太空用的钛瓶储氢重量也仅为总重量的5％。
为提高储氢量，目前科技工作者们正在研究一种微孔结构的储氢装置，它是一种微型球床。微型球的球壁非常薄，最薄的只有1微米。微型球充满了非常小的小孔，最小的小孔直径只有10微米左右，氢气就储存在这些小孔中。微型球可用塑料、玻璃、陶瓷或金属制造。
高压气态储存是最普遍、最直接的方式，通过减压阀的调节就可以直接将氢气释放出来。但是它也存在着一定的不足，即能耗较高。
低温液化储存
随着温度的变化，氢气的形态也会发生变化。将氢气降温，当冷却到-253℃时，氢气就会发生形态上的变化，由气态变成液态，也就是液氢。然后，再将液氢储存在高真空的绝热容器中，在恒定的低温下，液氢就会一直保持这种状态，不再发生变化。这种液氢储存工艺已经用于宇航中。这种储存方式成本较高，安全技术也比较复杂，不适合广泛应用。低温储存液氢的关键就在于储存容器，因此高度绝热的储氢容器是目前研究的重点。
现在一种间壁间充满中孔微珠的绝热容器已经问世。这种二氧化硅的微珠直径在30～150微米，中间是空心的，壁厚只有1～5微米，在部分微珠上镀上厚度为1微米的铝。由于这种微珠导热系数极小，其颗粒又非常细，可以完全抑制颗粒间的对流换热；将3％～5％的镀铝微珠混入不镀铝的微珠当中，可以有效地切断辐射传热。这种新型的热绝缘容器不需抽真空，其绝热效果远优于普通高真空的绝热容器，是一种比较理想的液氢储存罐，美国宇航局已广泛***用这种新型的储氢容器。
在生产实践中，***用液氢储存必须先制备液氢，将气态氢变成液态氢。生产液氢一般可***用3种液化循环方式，其中，带膨胀机的循环效率最高，在大型氢液化装置上被广泛***用；节流循环方式效率不高，但流程简单，运行可靠，所以在小型氢液化装置中应用较多；氦制冷氢液化循环消除了高压氢的危险，运转安全可靠，但氦制冷系统设备复杂，因此在氢液化中应用不多。
金属氢化物储存
曾经有这样一件奇怪的事情：在一间部队的营房里，史密斯中士把弯曲的镍钛合金丝拉直，放到工作台上，转过身忙别的事情。过了一会儿，等他再回到台子边，看到刚才拉直的镍钛合金丝又变成原来弯曲的形状了，史密斯中士对此感到很奇怪。
发现这种现象的不仅仅是史密斯中士，巴克勒教授也发现了这种现象。他发现被他拉直的镍钛合金丝又恢复到原来弯曲的形状了。为什么会这样呢?巴克勒教授走到镍钛合金丝的旁边，看到周围并没有什么异常，他再试了一下看看是不是磁场作用的结果，可是经过检测，周围根本没有磁场。这到底是什么原因呢?当他无意中用手摸了摸放金属的台子，发现台子很烫，难道是热量在作怪吗?巴克勒教授决定亲自试一试。他把镍钛合金丝一根一根地拉直，然后又把它们放到台子上，结果和刚才一样。他又将这些镍合金丝拉直放到另外一个地方，这些金属并没有弯曲，还保持原来的样子。也就是说，放在高温地方的镍钛合金丝会恢复到原来弯曲的样子，而放在其他地方的镍钛合金丝没有改变形状。巴克勒教授从而发现了一个非常重要的科学现象，即合金在上升到一定温度的时候，它会恢复到原来弯曲的状态。巴克勒教授由此得到一个结论：镍钛合金具有记忆力。镍钛合金具有记忆力，那么其他金属有没有记忆力呢?巴克勒教授并没有浅尝辄止，放过对其他事物研究的机会。他做了许多实验，最后他发现合金大都具有记忆力。
根据合金的这一特性，近年来，一种新型简便的储氢方法应运而生，即利用储氢合金(金属氢化物)来储存氢气。这是一种金属与氢反应生成金属氢化物而将氢储存和固定的技术。氢可以和许多金属或合金化合之后形成金属氢化物，它们在一定温度和压力下会大量吸收氢而生成金属氢化物。而反应又有很好的可逆性，适当升高温度和减小压力即可发生逆反应，释放出氢气。金属氢化物储存，使氢气跟能够氢化的金属或合金相化合，以固体金属氢化物的形式储存起来。金属储氢自20世纪70年代开始就受到了重视。
储氢合金具有很强的储氢能力。单位体积储氢的密度，是相同温度、压力条件下气态氢的1000倍，也就是说，相当于储存了1000个大气压的高压氢气。储氢合金都是固体，需要用氢时通过加热或减压将储存于其中的氢释放出来，因此是一种极其简便易行的理想储氢方法。目前研究发展中的储氢合金主要有钛系储氢合金、锆系储氢合金、铁系储氢合金以及稀土系储氢合金。
储氢合金具有高强的本领，不仅具有储存氢气的功能，而且还能够***暖和制冷。炎热的夏天，太阳光照射在储氢合金上，在阳光热量的作用下，它便吸热放出氢气，将氢气储存在氢气瓶里。吸热使周围空气温度降低，起到空调制冷的效果。到了寒冷的冬天，储氢合金又吸收夏天所储存的氢气，放出热量，这些热量就可以供取暖了。利用这种放热—吸热循环可进行热的储存和传输，制造制冷或***暖设备。此外，储氢合金还可以用于提纯和回收氢气，它可将氢气提纯到很高的纯度。***用储氢合金，可以以很低的成本获得纯度高于99.9999％的超纯氢。
储氢合金的飞速发展，给氢气的利用开辟了一条广阔的道路。目前我国已研制成功了一种氢能汽车，它使用储氢材料90千克就可以连续行驶40千米，时速超过50千米。
碳材料储存
碳材料储氢也是一种重要的储氢途径。做储氢介质的碳材料主要有高比表面积活性炭、石墨纳米纤维和碳纳米管。由于材料内孔径的大小及分布不同，这三类碳材料的储氢机理也有区别。活性炭储氢的研究始于20世纪70年代末，该材料储氢面临最大的技术难点是氢气需先预冷吸氢量才有明显的增长，且由于活性炭孔径分布较为杂乱，氢的解吸速度和可利用容积比例均受影响。碳纳米材料是一种新型储氢材料，如果选用合适催化剂，优化调整工艺过程参数，可使其结构更适宜氢的吸收和脱附，用它做氢动力系统的储氢介质有很好的前景。
石墨纳米纤维来自含碳化合物，由含碳化合物经所选金属颗粒催化分解产生，主要形状有管状、飞鱼骨状、层状。其中，飞鱼骨状的石墨纳米纤维吸氢量最高。
碳纳米管可以分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管，主要由碳通过电弧放电法和热分解催化法制得。电弧放电法制得的碳纳米管通常比较长，结晶性能比较好，但纯化较困难。而用催化法制得的碳纳米管，管径大小比较容易调节，纯化也比较容易，但结晶性能要比电弧放电法制备的差一些。
碳纳米管的孔径分布比石墨纳米纤维的孔径分布更为有序，选用合适的金属催化颗粒和晶状促长剂，就能够比较容易地控制管径的大小及管口的朝向。微孔中加入催化金属颗粒和促长剂，可增加碳纳米管强度，并使表面微孔更适宜氢分子的储存。知识点
（1）空气对氢气球的浮力：
F<sub>浮</sub>=ρ<sub>空气</sub>gV<sub>排</sub>=ρ<sub>空气</sub>gV=1.29kg/m<sup>3</sup>×10N/kg×10m<sup>3</sup>=129N；
（2）氢气重：
G<sub>氢气</sub>=mg=ρ<sub>氢</sub>Vg=0.09kg/m<sup>3</sup>×10m<sup>3</sup>×10N/kg=9N；
∵漂浮在空气中，
∴F<sub>浮</sub>=G<sub>氢气</sub>+G<sub>壳</sub>+G<sub>物</sub>
即：129N=9N+20N+G<sub>物</sub>，
∴G<sub>物</sub>=100N．
（1）氢气球受到的空气浮力是129N；
（2）要使气球停在空中，气球下面最多能吊100N的物体．
氢的同位素(质量数)分别是氕(1)、氘(2)、氚(3)，通常氢元素是这些同位素的混合物（化学上为纯净物），绝大多数是氕。氕原子是最轻的原子。因此只有氕含量比通常氢气大的氢气比一般氢气轻——仍然是氢气最轻。
氢是一种化学元素，化学符号为H，原子序数是1，在元素周期表中位于第一位。它的原子是所有原子中最小的。氢通常的单质形态是氢气。它是无色无味无臭，极易燃烧的由双原子分子组成的气体。
氢气是清洁能源。氢能是公认的清洁能源，作为低碳和零碳能源正在脱颖而出。21世纪，我国和美国、日本、加拿大、欧盟等都制定了氢能发展规划，并且我国已在氢能领域取得了多方面的进展，在不久的将来有望成为氢能技术和应用领先的国家之一，也被国际公认为最有可能率先实现氢燃料电池和氢能汽车产业化的国家。
氢气的特点：
1、重量最轻：标准状态下，密度为0.0899g/L，－252.7℃时，可成为液体，若将压力增大到数百个大气压，液氢可变为金属氢。
2、导热性最好：比大多数气体的导热系数高出10倍。
3、储量丰富：据估计它构成了宇宙质量的75%，它主要以化合物的形态贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质。据推算，如把海水中的氢全部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大9000倍。
4、回收利用：利用氢能源的汽车排出的废物只是水，所以可以再次分解氢，再次回收利用。
是同一种元素（氢），不是同一种核素（氢，氘，氚三种核素，互为同位素），虽然不是同一原子，但它们是同一物质，混合物是纯净物，因为他们化学结构和性质完全相同，组成分子也相同，均是氢分子（重，超重是区分核素加的）不同的物理性质（核物理）。其实有些矛盾，总之高中绝对是同一物质，大学目前我们学的也认为是同一物质。
只与一个碳原子直接相连的碳原子称为伯碳原子，伯碳原子上连的氢就是伯氢。
只与两个碳原子直接相连的碳原子称为仲碳原子，仲碳原子上连的氢就是仲氢。
只与三个碳原子直接相连的碳原子称为叔碳原子，叔碳原子上连的氢就是叔氢。
氢是一种化学元素，化学符号为H，原子序数是1，在元素周期表中位于第一位。它的原子是所有原子中最小的。氢通常的单质形态 是氢气。它是无色无味无臭，极易燃烧的由双原子分子组成的气体，氢气是最轻的气
体。它是宇宙中含量最高的物质。 氢原子存在于水， 所有有机化合物和活生物中。导热能力特别强，跟氧化合成水。在0摄氏度和一个大气压下，每升氢气只有0.09克重——仅相当于同体积空气重量的14.5分
之一。
氢气是无色并且密度比空气小的气体（在各种气体中，氢气的密度最小。标准状况下，1升氢气的质量是0.0899克，相同体积比空气轻得多）。因为氢气难溶于水，所以可以用排水集气法收集氢气。另外，在101千帕压强下，温度-252.87℃时，氢气可转变成无色的液体；-259.1℃时，变成雪状固体。常温下，氢气的性质很稳定，不容易跟其它物质发生化学反应。但当条件改变时（如点燃、加热、使用催化剂等），情况就不同了。如氢气被钯或铂等金属吸附后具有较强的活性（特别是被钯吸附）。金属钯对氢气的吸附作用最强。 总结为： 分子式：H2 沸点：-252.77℃（20.38K) 熔点：-259.2℃ 密度：0.09 kg/m? 相对分子质量：2.016 生产方法：电解、裂解、煤制气等 三相点：-254.4℃ 液体密度（平衡状态，-252.8℃）：169kg/m? 气体密度（101.325kPa，0℃）：0.0899kg/m? 比容（101.325kPa，21.2℃）：5.987m?/kg 气液容积比（15℃，100kPa)：***4L/L 压缩系数： 压力kPa 100 1000 5000· 10000 温度℃ 15 50 1.0087 1.0008 1.0060 1.0057 1.0296 1.0296 1.0600 1.0555 临界温度：-234.8℃ 临界压力：1664.8kPa 临界密度：66.8 kg/m? 熔化热（-254.5℃）（平衡态）：48.84 kJ/kg 气化热△Hv(-249.5℃）：305 kJ/kg 热值 1.4*10^8 J/kg 比热容（101.335kPa，25℃，气体）：Cp=7.243kJ/(kg·K) Cv=5.178kJ/(kg·K) 比热比（101.325kPa，25℃，气体）：Cp/Cv=1.40 蒸气压力（正常态，17.703)：10.67kPa (正常态，21.621)：53.33kPa (正常态，24.249K)：119.99kPa 粘度（气体，正常态，101.325kPa，0℃）：0.010lmPa·S (液体，平衡态，-252.8℃）：0.040mPa·s 表面张力（平衡态，-252.8℃）：3.72mN/m 导热系数（气体101.325kPa，0℃）：0.1289w/(m·K) (液体，-252.8℃）：’ 1264W/(m·K) 折射系数nv(101.325kPa，25℃）：1.0001265 空气中的燃烧界限：5%～75%(体积） 易燃性级别：4 毒性级别：0 易爆性级别：1 重氢在常温常压下为无色无嗅无毒可燃性气体，是普通氢的一种稳定同位素。它在通常水的氢中含0.0139%～0.0157%。其化学性质与普通氢完全相同。但质量大些，反应速度小一些。 氢气与氧化铜反应，实质是氢气还原氧化铜中的铜元素，使氧化铜变为红色的金属铜。
生产方法
一 原始氢气生产方法
原始氢气是宇宙大爆炸由原始粒子形成的氢气，大部分分布在宇宙空间内和大的星球中，是恒星的核燃料，是组成宇宙中各种元素及物质的初始物质。地球上没有原始氢气因为地球的引力束缚不了它。只有它的化合物。
二 人造氢气生产方法
可分为以下几种 启普发生器制氢气
⒈ 工业氢气生产方法： ⑴由煤和水生产氢气（生产设备煤气发生设备，变压吸附设备） 将水蒸气通过炽热的炭层：C+H2O(g)=高温=CO+H2（水煤气），再低温分离 ⑵有裂化石油气生产（生产设备裂化设备，变压吸附设备，脱碳设备） CH4=高温催化=C+2H2 ⑶电解水生产（生产设备电解槽设备） ⑷工业废气。 ⒉民用氢气生产方法： ⑴氨分解（生产设备汽化炉，分解炉，变压吸附设备） ⑵由活泼金属与酸（生产设备不锈钢或玻璃容器设备） (3)强碱与铝或硅（生产设备充氢气球机设备）一般生产氢气球都用此方法。 Si+2NaOH+H2O=加热=Na2SiO3+2H2↑ (4)甲醇裂解（生产设备导热油炉，甲醇汽化裂解设备，变压吸附装置）一般用氢气量较大化工厂均用此方法。 CH3OH=高温催化=H2↑+CO↑，低温分离 ⒊试验室氢气生产方法： 硫酸与锌粒（生产设备启普发生器） 4.其他 (1)由重水电解。 (2)由液氢低温精镏。
制取方法
一、实验室制法
1.用锌与稀硫酸反应 Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 注意：这里不用盐酸是因为盐酸反应会挥发出氯化氢气体，制得的气体含有氯化氢杂质。 2.用铝和氢氧化钠反应制取 2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑
二、工业制法
一、电解水制氢 多***用铁为阴极面，镍为阳极面的串联电解槽（外形似压滤机）来电解苛性钾或苛性钠的水溶液。阳极出氧气，阴极出氢气。该方法成本较高，但产品纯度大，可直接生产99.7%以上纯度的氢气。这种纯度的氢气常供：①电子、仪器、仪表工业中用的还原剂、保护气和对坡莫合金的热处理等，②粉末冶金工业中制钨、钼、硬质合金等用的还原剂，③制取多晶硅、锗等半导体原材料，④油脂氢化，⑤双氢内冷发电机中的冷却气等。像北京电子管厂和科学院气体厂就用水电解法制氢。利用电解饱和食盐水产生氢气 如2NaCl+2H2O=电解=2NaOH+Cl2↑+H2↑ 二、水煤气法制氢 用无烟煤或焦炭为原料与水蒸气在高温时反应而得水煤气（C+H2O→CO+H2—热）。净化后再使它与水蒸气一起通过触媒令其中的CO转化成CO2（CO+H2O→CO2+H2）可得含氢量在80%以上的气体，再压入水中以溶去CO2，再通过含氨蚁酸亚铜（或含氨乙酸亚铜）溶液中除去残存的CO而得较纯氢气，这种方法制氢成本较低产量很大，设备较多，在合成氨厂多用此法。有的还把CO与H2合成甲醇，还有少数地方用80%氢的不太纯的气体供人造液体燃料用。像北京化工实验厂和许多地方的小氮肥厂多用此法。 三、由石油热裂的合成气和天然气制氢 石油热裂副产的氢气产量很大，常用于汽油加氢，石油化工和化肥厂所需的氢气，这种制氢方法在世界上很多国家都***用，在中国的石油化工基地如在庆化肥厂，渤海油田的石油化工基地等都用这方法制氢气 也在有些地方***用（如美国的Bay、way和Batan Rougo加氢工厂等）。 四、焦炉煤气冷冻制氢 把经初步提净的焦炉气冷冻加压，使其他气体液化而剩下氢气。此法在少数地方***用（如前苏联的Ke Mepobo工厂）。 五、电解食盐水的副产氢 在氯碱工业中副产多量较纯氢气，除供合成盐酸外还有剩余，也可经提纯生产普氢或纯氢。像化工二厂用的氢气就是电解盐水的副产。 利用电解饱和食盐水产生氢气 如2NaCl+2H2O=电解=2NaOH+Cl2↑+H2↑ 六、酿造工业副产 用玉米发酵丙酮、丁醇时，发酵罐的废气中有1/3以上的氢气，经多次提纯后可生产普氢（***%以上），把普氢通过用液氮冷却到—100℃以下的硅胶列管中则进一步除去杂质（如少量N2）可制取纯氢（99.99%以上），像北京酿酒厂就生产这种副产氢，用来烧制石英制品和供外单位用。 七、铁与水蒸气反应制氢 但品质较差，此系较陈旧的方法现已基本淘汰 其他 工业上用水和红热的碳反应 C+H2O=高温=CO+H2 用铝和氢氧化钠反应制取 2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑
希望对你有帮助
高燃烧性，还原剂，液态温度比氮更低
