(1) 氫能技術
自工業革命以來，化石燃料過度使用，不僅影響到能源供應問題，並且造成嚴重的環境污染與生態破壞。
目前全球公認氫氣為未來理想能源載體 (Energy carrier)，由於氫氣能夠從再生能源中產生且使用時幾乎無污染，故為潔淨及永續性能源。因此，發展再生能源產氫技術能減少我國對進口能源的依賴性，對於非蘊藏大量自然資源的國家而言，有助於提升國家能源安全[1]。
目前歐美、日本等先進國家已將氫能技術列為國家能源技術之發展重點。在氫能經濟產業的未來展望中，首要解決問題是如何讓氫能之製造價格降低。目前產氫的主要方式為化石燃料重組、水電解、熱化學等方式。然而，從煤、石油和天然氣等化石燃料中製取氫氣雖然價格便宜，但不符合永續發展之目標。
現今，許多研究致力於發展生質能、太陽能、風力能、水力能等再生能源產氫，例如英國於2001~2006年期間進行HARI(Hydrogen and Renewables Integration)計畫。於Leicestershire建立一套整合系統，將氫能儲存系統加入到既有的可再生能源系統中。氫能系統包含電解槽、加壓氣體儲存槽和燃料電池，當電力供應過剩，電解槽將電能轉化成以氫為形式的化學能。當電力短缺時，再於燃料電池中以反向電解轉換回電力 [2]。
美國國家再生能源實驗室(NREL)和Xcel公司，從2004年開始於Colorado進行Wind-to-Hydrogen (Wind2H) Project，利用風力及太陽能產生氫儲存。挪威在2004~2008年期間，於Utsira建立了第一個風/氫能工廠，此系統是於風能過量時，以電解產氫，再利用燃料電池及內燃機提供電力給客戶 [3]。
太陽能產氫技術若單純使用太陽能電池與電解槽法製氫，其每公斤氫氣成本偏高，約為6~12美元。使用雙槽式光反應製氫法結合太陽電池與光觸媒，預估每公斤氫氣成本可以降至2~3美元，具備發展潛力 [4]。
光觸媒分解水製氫機制為光源照射半導體後，其價電帶的電子被激發躍升至導電帶，並於價電帶留下電洞 (Hole)。於價電帶，水或其它種有機物質提供電子以彌補電子的不足。在導電帶，由價電帶激發的電子被H+所捕捉而產生H2 [5]。
目前此方法最需要克服的問題在於光能利用率低與水解產氫速率慢。因此，許多學者透過新材料研發、尺寸奈米化、複合材料改質等方法，藉此提升光能利用率與產氫速率。此外，當光催化產氫程序添加犧牲劑(或稱為電子供給者)後，產氫速率明顯改善。透過犧牲劑(或稱為電子供給者)與光催化產生的電洞反應，而延緩電子-電洞對之再結合速率 [6]。
因此，近年已逐漸發展利用有機廢水進行光觸媒分解水製氫，藉由廢水中之有機物作為犧牲劑，藉此提升產氫速率與降低製氫成本[7]。此方法，具備潛力降解有機污染物並將其轉換為氫氣，有助於降低太陽能產氫技術成本，兼具環保與再生能源發展。
reference from:
http://www.energyedu.tw/column.php?action=detail&cid=3&id=11
(2) 氫
氫的原子序數為 1，化學符號為 H，在元素週期表上排列第一位的元素，其原子質量為 1.00794u，為目前已知最輕的元素，也是自然界含量最多的元素。氫在常溫常壓下，是一種易燃、無色無味無臭的氣體，其燃燒的焰色呈藍色不易被肉眼發現，且當氫氣濃度以 4~74% 與空氣混合時即容易產生爆炸，具一定的危險性。氫的分佈很廣，水、土壤、石油、天然氣及生質體內均含有氫，而在宇宙中，氫是含量最多的元素。
氫的能源潛力
氫能源是一種潔淨能源，但是嚴格而言，氫不是一種能源，它只是能源載體 (energy carrier)，跟我們熟知的能源，如：石油、天然氣、煤炭等相比，這些傳統的化石能源在燃燒產生電力或動力後就消耗了，而氫氣燃燒後會排放水 (H2O)，因此它可以重復的使用。氫的來源非常復雜，包括水，生質材料、化石燃料都是氫的來源之一。
產氫的方法及技術非常多樣，從傳統煉鋼廠、煉油廠生產過程中之煤炭和石油中的烴 (碳氫化合物) 會產生氫氣，這是副生氫氣，以往通常會被廠商排放掉，如今已經有很多廠商蒐集氫氣作為副產品販售。
此外，化石燃料，如：天然氣、石油、煤炭都富含大量的烴，能在高溫高壓的環境下經過觸媒轉換器與水蒸汽產生氫氣；而最廣為人知的，就是透過電解水製造氫氣。以目前熱門討論的再生能源-氫能系統為例，再生能源以太陽、風力或生質材產生電力，電解水產生氫氣，而氫氣可供燃料系統發電或產生熱，其副產品為水，因此這是一個再生循環的永續系統。
而在應用面上，以氫作為燃料使用，將不須要擔心使用這類潔淨能源所產生的排放物污染環境問題，以氫燃料電汽車 (Fuel Cell Vehicle，FCV) 為例，FCV 車引擎產生動力後所排放的是水，因此不會像使用柴油或汽油的汽車會排放氮化物 (NOx)、一氧化碳 (CO)、碳氫化合物 (HC)、硫化物 (SOx)、微粒等會破壞環境空氣品質及影響人體健康等問題。
基本上，氫可以說是未來 2030 年後所能找到的能源永續運用及解決環境破壞問題之完美解答之一。
氫與其他能源比較
氫與其他能源的比較，有優點也有不足之處，譬如氫的原子序數小，在存儲的過程中很容易滲透金屬，造成金屬「脆氫」現象，因此必須慎選儲氫的材料，氫易燃且濃度提高到一定程度後容易自爆，燃燒焰色呈藍色不易被肉眼目視，有一定的危險性。
自然界沒有純氫，氫多存在於水或其他的化合物，因此要使用氫氣必須經過提純製備，以電解水產氫為例，2.95 度電能生產 1m3 的氫和 0.5m3 的氧，這也使得氫的成本目前仍無法降低。但氫的燃燒熱值 (heat of combustion) 比石油高三倍，是目前已知能源燃燒效率最高的，因此使用氫作為運輸載具的燃料有其優勢所在。
氫的優點：
- 存量豐富且來源多樣化
- 對環境友善
- 燃燒效率高
- 可再生
氫的缺點：
- 成本較石化燃料高
- 易燃、安全疑慮
- 存儲運輸不易
國外對氫的想法與態度
對於氫的開發應用，國際上的態度也是積極的，國際能源署 IEA (International Energy Agency ) 於 2006 年出版了「氫生產與儲存研究優先順序與缺口」報告，對氫能源的發展佈局定了一個以產氫的設施架構為主超過30年的架構，報告中認為在過去的約 10 年間 (2003~2015年)，市場上的製氫及儲氫主要是以分散式的體系為主，這是因為製氫設備仍然是以小型化的機器為主，且人們對氫能的安全性接受度不強以及生產技術仍在發展階段的狀況下，市場對氫設備的接受度需要一段時間教育及認同。
之後進入第二階段，市場對製氫的原料開始多元化，會嘗試使用更多石化燃料，如：天然氣、煤、石油類的碳基化合物作為製氫的原料，而相關的產品及設備也會逐漸出現在市場，並成為發電基礎設施或氫燃料的來源之一，爾後在市場對氫能的接受度提高後，大量生產氫氣或氫能的設施將成為主流，原來的小型化分散式生產方式將轉化為大量產氫的基礎設施為主，這種以再生能源或核能進行電解水產氫的技術或設施才能滿足人類對氫能的需求。
因此部份的專業機構認為氫能源的推廣將在 2030~2040 年到達成熟期。
在開發氫能源作為代替化石能源的態度及行動上，日本是目前國際上已知最積極的國家，日本能源幾乎百分百進口，倚賴中東產油國及其他能源大國甚深，而褔島危機又讓日本民眾對核能產生更大的疑慮，因此能源安全一直是日本政府最關切的政策課題之一，而氫能源可能是目前已知最符合日本社會及民眾預期的候選替代能源，因為相較其他的再生能源，氫原料來源受國外控制的可能性是最低的，同時在氫能源應用的開發上，日本產業界在氫燃料電池車的開發已經取得最具優勢的成果。
此外各國在氫能源的推動上也是不遺餘力，希望在未來取代化石能源的開發競爭上能取得一席之地。中國在氫能的開發運用上，也投注了一定的心力與資源，將氫燃料車與純電動車、混合動力車作為發展目標，期望在 2020 年能與國際水準同步，對氫能的開發上主要準中在氫製備、儲運及加注技術為主。
其他國家如德國在 2014 年 9 月內閣通過「電動車法」(electric mobility law，EmoG)，內容包含了未來德國要推動的電動車定義，納入的車型包括：全電池電動車、插電式電動車、燃料電池車等三大類，氫能作為潔淨能源則被納入燃料電池車的推動項目下，同時德國由交通、建築與城市部主導 (BMVI)，結合國家創新計畫 (NIP) 的氫與燃料技術開發項目，共投入約 4 千萬歐元於加氫站的輔助與建設；而挪威也在 2014 年正式啟動 H2OSL 項目，把氫能作為發展項目。而法國則把氫能開發納入「新型工業國家」計畫項下，而美國、英國加拿大等國均將氫能視為未來重要的能源選擇，而投入一定的資源。
氫能，未來能源的完美解決方案
氫能源的發展，在目前化石原料逐漸枯竭的危機下，而其他的再生能源仍有來源不穩或是成本問題，以目前能夠解決發電、運輸、環境保護三大前提的，氫能是眾多學者認可的完美解決方案。
不過，氫能源的應用也不是完全沒有雜音，特別是在交通運輸體系上，純電動車與燃料電池車的爭議，例如：美國特斯拉與日本 TOYOTO 的氫燃料車何者對環境更友善，以及何者更為低碳的爭議與比較。
台灣目前對氫能，如：氫燃料汽車、機車、各類新型的燃料電池的開發仍持不一的態度，針對這些未來 15 年氫社會來臨後，將成為市場主流產品的技術或各類儲氫材料，與運輸系統將大幅調整為適應氫能的基礎建設需求及市場需求，台灣的因應措施為何呢？
台灣四面環海，氫能來源多樣化其中最方便的一種就是水，因此比較其他的能源、如：核能、生質能、化石能源等，運用氫能將使台灣的能源安全得到更大的保障，可大幅降低對國外進口能源的依賴與需求。
Reference from:
https://panx.asia/archives/53114
(3) 氫經濟
2003年，美國總統布希（George W. Bush）宣佈，為改善空氣品質，並降低國內對進口油品的依賴，將投入17億美元，展開一項機動車輛研發計畫。幾個月後的秋天，日本豐田汽車公司於美國華盛頓特區推出兩款車。一款是配備傳統汽油內燃機引擎的市售複合動力車，搭配由電池驅動的電動馬達。
每一公升的汽油可讓這款車行駛約20公里，且二氧化碳的排放量僅為一般車輛的一半出頭。另一車款是實驗性的運動休旅車（SUV），這款車配備的電動馬達以氫燃料電池驅動，只排放出比沛綠雅礦泉水還純淨的廢水，還有些許熱能。這兩款車相比，何者較為潔淨？
能否正確回答這個問題，攸關研究經費的流向，以及美國政府為擺脫對汽油的依賴而嘗試扶植新技術之際，所決定補助的車種。終至對環境而言，也都可能具重大影響。然而，答案出乎多數人所意料。至少，根據豐田汽車技術與管理事務研究經理威默（Robert Wimmer）的說法，這兩款車幾乎不分軒輊。
威默以及越來越多其他的專家，不再只是關注車輛本身的廢氣排放，而更加展望車輛的燃料生產與其運轉方式，對環境造成的整體效應。由更廣泛的層面來看，即使如燃料電池的效率與潔淨度，氫氣所擁有的優點，也未必如想像般所向披靡。
如此說來，燃料電池車要做到與複合動力車並駕齊驅，便是一項不簡單的成就；美國能源部指出，在某些情況下，燃料電池車實質上反而製造了更多二氧化碳和其他各式各樣的污染物。就某種程度而言，複合動力車則堪稱較為優越，因為它已是上市車種，因此抑制污染的成效立竿見影。
相對之下，燃料電池車的進度，預料還跟美國航太總署（NASA）的載人上火星之旅相去不遠，實現的可能性還高不了多少。
這個比喻聽起來雖令人訝異，卻也點出了在氫經濟的追尋之路上，不確定性與挑戰如影隨形──在燃料電池產生電力之前，大多數能量其實早在製造氫氣時就消耗掉了。
人們對燃料電池的進步以及更潔淨的氫經濟前景寄予厚望，不僅是交通運輸工具，更寄望於住家與其他建築物的應用上。去年11月，美國能源部長亞伯拉罕（Spencer Abraham）在美國華盛頓州的一場集會中，對來自14國與歐盟國的能源首長表示，氫氣可能「徹底改變我們所居住的世界」。
美國每天用掉的2000萬桶石油中，其中約2/3是被為數超過兩億輛的機動車輛所消耗。為了凸顯這個事實，布希總統便稱氫氣為「自由燃料」。
然而，氫氣並不是免費的，對環境亦非無害。氫燃料電池產生一單位能量的成本，約為內燃機的100倍。製造燃料電池聚合物的伊士曼化學公司（Eastman Chemical Company），其研究員道西（Tim R. Dawsey）表示，為使價格更具競爭力，「你必須壓低到每瓦特五美分，而我們每瓦特卻要四美元。」而氫氣每單位的可用能量也比汽油貴了約五倍。
氫經濟之路上的絆腳石不單只有錢的問題，供應製造純氫氣時所需的能量，本身亦可能造成污染。即使太陽能或風力之類的再生能源可用來製造氫氣，但這麼做對於環境的幫助，可能還不如把這些能源直接拿來利用。此外，氫氣是宇宙中密度最低的氣體，如何分裝、貯存，也都有技術與基礎建設上的難題。任何關於氫經濟的實用性計畫，都必須兼顧上述所有課題。
哪種能源好？
氫燃料電池擁有兩項顯著的吸引力；首先，它在使用時不會造成污染（詳見《科學人》2002年12月號〈改變世界的概念車〉一文）。其次，氫氣的來源豐富。事實上，在傳統觀念中，這種氣體不算是燃料。燃料是某些取之於自然（例如煤），或是從天然產物精煉而成（例如從原油中分餾出來的柴油），是燃燒後可作功的物質。
在地球上，純氫氣並不存在於自然界中，需經高度加工製得，因此，它其實更需要載體或媒介將能量儲存起來，從製造源頭輸送到發電機。美國能源部能源效率與再生能源辦公室副部長賈曼（David K. Garman）表示，「氫氣的美妙，在其燃料多元化的可能性。」然而，每種能量來源都有其醜惡的一面。
例如，一種稱為電解法的製程，可通電將水分子分解而製造氫氣（參見第116頁〈氫氣的製法〉）。電解法所需的電力可能來自太陽能電池、風車、水力或較安全的下一代核反應器（詳見延伸閱讀1）。研究人員也嘗試著利用微生物，將生質轉化為氫氣，包括某些現已不具經濟價值的作物。
美國明尼蘇達大學與希臘佩卓斯大學的研究人員，曾於今年2月發表一款化學反應器，可由酒精與水的混合物製造氫氣。專家認為，這些技術雖然都別具魅力，但在商業上卻太昂貴或不實用，短時間內恐怕難有突破性的進展。
燃煤發電是全美多數地區最廉價的能源，也可做為製造氫氣的電力來源。儘管評論家還在為煤是否為氫經濟的首要元素而爭論不休，但全球溫暖化隨著二氧化碳的排放量增加而加劇，卻是不爭的事實。
天然氣中的甲烷以及甲醇或其他烴類燃料，亦可用來製造氫氣（參見第116頁〈氫氣的製法〉）。天然氣可與水蒸氣反應，生成氫氣與二氧化碳。然而，天然氣在當今工業上的最佳用途，是供高效能「複循環氣渦輪機」（combined-cycle turbine）燃燒發電。
為填補燃料電池的需求，對此用途勢必產生排擠效應，如此一來，可能又會導致用煤量增加。複循環電廠能將天然氣燃燒所得熱能的60%轉化成電力，燃煤電廠的轉換率只有33%左右。天然氣燃燒時，每單位熱能所排放的二氧化碳，也只有煤的一半出頭。
天然氣產生每百萬Btu（Btu是英制熱量單位，一英磅的水升高1℉所需的熱量）所排放的二氧化碳為117磅（約53公斤）左右，煤則為212磅（約96公斤）。因此，新的天然氣發電廠產生一度電力時的二氧化碳排放量，僅為燃煤電廠的1/4出頭。汽油則介於煤與天然氣之間，每百萬Btu排放157磅（約71公斤）二氧化碳。
總而言之，利用天然氣發電來供應高壓輸電網所需，並節約用煤量，比將天然氣轉化為氫氣以節省汽油而言，對環境似乎更有助益。
還有其他兩種燃料可利用蒸氣重組法製得氫氣：輸入自委內瑞拉或波斯灣的石油，以及開採自北美洲阿帕拉契山脈的煤礦。用石化燃料製造氫氣時，為了不排放更多會改變氣候的二氧化碳，必須捉住碳，防止其進入大氣。這個法子大概會比將碳從數百萬支排氣管抽離來得容易，否則不如直接拿這些石化燃料來燃燒利用。
美國阿崗國家實驗室的能源研究員王全錄（Michael Wang）表示：「如果不從個別領域，而從整體面來看，或許你會寧願離燃煤發電廠遠一點，因為煤是高含碳量的燃料。」美國的總發電量，半數以上來自燃煤，約20%來自天然氣，其餘則大多來自不含碳的能源，以核能發電與水力發電為主。因此，要取代燃煤電廠，可能得花上數十年的功夫。
無論如何，一旦氫氣的供應量激增，可能連燃料電池都不會是這種氣體的最佳用途了。美國紐約市立大學化工系教授希納（Reuel Shinnar）在近期的一篇論文中評論到，發電與製造燃料有哪些替代方案。他所提及的方案，遠比將氫氣運用在燃料電池上來得簡單：即善用加氫裂解與加氫處理。
如此一來，據希納推算，美國每天可因此節省300萬桶石油。加氫裂解與加氫處理的原料，皆為原油中不適於煉製成汽油的分子，因為這些分子太大，且就碳、氫比而言，其碳含量也過高。這些程序雖昂貴卻有益，因為這使得煉油廠得以利用瀝青與鍋爐燃料這類原本僅適合製造低價值產物的成份，將它們轉化成汽油，就如同把食之無味的雞肋變成美味可口的牛排一樣。
經濟效益比一比
如果製造氫氣既昂貴又不潔淨，那麼使用氫氣時為人津津樂道的能量效率，能夠彌補這些缺點嗎？這個問題同樣是一言難盡。
一公斤氫氣所含的能量，約與一加侖（約3.8公升）的無鉛汽油相當，也就是說，兩者燃燒時會釋放等量的熱。但內燃機與燃料電池，兩者將可利用的功從燃料能源中汲取出來的能力並不相同。引擎運轉時，能量大多以熱的形式從排氣管逸散，且引擎內部的摩擦力，也會造成額外的能量損耗。
而燃料電池從一公斤氫氣中所獲得的功，大約是引擎燃燒一加侖汽油的兩倍，這是對燃料電池抱持正反態度的人士一致同意的。（應用於固定設施時，效率可能更高。例如，地下供電設備利用天然氣製造氫氣，以供應家用電力之際，燃料電池運作時釋放的熱也可拿來利用，例如用來加熱自來水。）
事實上，有一種方法，能系統性地評估每一種燃料的最佳用途。這種新式能源分析法稱為「油井到車輪」（well to wheel），這種分析法可對已知的每一種使車輪轉動方法，做能源效率的比較（參見左頁〈能量效率比一比〉）。「油井到車輪」分析的基本架構為「轉換效率」，從開採石油、煉油到注入引擎燃燒，燃料原有的勢能會在能源鏈的每個環節中一點一滴地流失。
「油井到車輪」測定法的第一部份，工程師稱為「油井到油箱」（well to tank）：即製造與輸送燃料時的能量消耗。根據美國能源部能源效率與再生能源辦公室的說法，天然氣裂解產生氫氣時，原有的勢能約有40%會在轉化過程中耗損。從輸電網路接電，將水電解製造氫氣時，則會造成78%的耗損。
（儘管電解法的效率較低，卻有可能因為其便利性，在氫經濟的初期階段佔有優勢，如有需要，便可就地製造，沒有運送的問題。）相對地，將一加侖石油從地底抽上來，輸送到煉油廠精煉成汽油，再將汽油運到加油站，這段過程會耗損約21%的勢能。製造天然氣並壓縮、填充到氣瓶中，則僅損失15%左右。
整體能源分析的第二部份為「油箱到車輪」（tank to wheel），也就是油箱裡的燃料，最後實際驅動車輛的能量。以傳統的汽油內燃機而言，油箱內的能量損失了85%；因此從油井到油箱，再加上從油箱到車輪，總能量損失合計為88%。
燃料電池會將氫能的37%轉換為驅動車輛的電力。如果氫氣是由天然氣經蒸氣重組法製得，總能量損失約為78%。倘若以燃煤發電為電力來源，用電解法製造氫氣的話，則從油井（實際上是煤礦）到油箱的損失是78%，但氫氣通過燃料電池後，又額外損失了43%，總計損失達92%。
美國加州蒙羅維亞市空境公司（AeroVironment）的研發工程師羅勃爾（Wally Rippel），曾參與美國通用汽車公司EV-1電動車系以及NASA太陽神號太陽能飛機的開發，他對現況提出另類的看法。根據羅勃爾估算，以一度電能為搭載電動馬達的汽車充電，和把同樣一度電用來製造氫氣供應燃料電池相比，前者能使汽車行駛的里程是後者的三倍。
綜合前述所有事實可看出，用電能製造氫氣，再從引擎蓋下用燃料電池將氫氣變回電能的做法，並非如意算盤。但有個強烈的理由讓我們採用這效率不彰的多重轉換，因為這麼做也許還是符合經濟效益。到目前為止，能源市場還是由金錢堆砌出來的。也就是說，由於各種能源間的成本差異甚鉅，因此氫氣體系縱使非常浪費能源，卻可能成為一條領我們通往最廉價能源的途徑。
美國康乃狄格州的電解設備製造商「質子能源系統公司」總裁兼執行長施若德（Walter“Chip”Schroeder），對於這種經濟邏輯提出見解。他表示，時價（即未來數年可能的主流價格）的煤產生每百萬Btu的成本為80美分出頭，而每加侖售價1.75美元的汽油（現階段的油價似乎貴了些，但預期數個月或若干年後會回跌）則為15.40美元左右。把含1Btu能量的煤轉化為1Btu驅動車輛的能量，其過程雖繁瑣，但「最後你得到的是美酒，而不是水。」
他也形容他製造的裝置是把水轉化為氫氣的「套利機器」。「套利」是投資銀行家、股票或不動產交易人用來描述買低賣高的操作手法，但通常是指股票或貨幣在不同市場之間的些微價差。施若德表示：「如果你不了解在我們的能源市場中，價差有多麼極端，就無法制定出合理的政策。」
氫氣如何輸送？
然而，不同來源的能源，或許不像套利交易中的金錢那麼容易替換。以低廉的成本製造氫氣並不方便，至少在利用太陽能、水力或風力等再生能源製造氫氣時是如此。在美國，實際運用這類再生能源發電的，只有部份特定的地區。
美國能源部的賈曼舉例，用風力製造氫氣就比用汽油划算，因為在風力常年穩定的地區，風力發電的成本為每度電三美分。不過他特別提到：「每度電三美分的風力，往往只在杳無人煙之地才見得到。」在美國，這樣的風帶可以從蒙大拿州與南、北達科他一路延伸至德州。
這條風帶所發的電，必須經長途輸送才能抵達終端用戶，但能量也沿著輸電網絡流失了。賈曼說：「輸送障礙導致電子無法傳送至達科他以外的地區。也許用一條氫氣管路，就能將豐沛的風力資源，輸送到芝加哥這個距離此地最近的車用燃料市場。」
不過前提是，要興建這種管路必須是可行的。氫氣的密度甚小，比天然氣等氣體更難輸送。任何一種氣體都必須經過壓縮，才能夠大量輸送，否則管徑就必須與飛機的機身差不多大。壓縮需要作功，在整體製造過程中，將導致更多能量的流失。就算經過壓縮，氫氣的處理也比其他燃料氣體還要棘手。
近期一項出自包瑟（Ulf Bossel）、艾里亞森（Baldur Eliasson）與泰勒（Gordon Taylor）三位歐洲研究人員的研究指出，氫氣被壓縮至790大氣壓時所具有的能量，還不及等壓天然氣中甲烷所含能量的1/3。
包瑟等人還發現一個相關問題，那就是一輛能將2400公斤天然氣運送至用戶端的卡車，只能載運288公斤等壓的氫氣。換言之，大約15輛卡車的氫氣所產生的電力，才相當於一輛汽油油罐車所供應的動力。換成液態氫的話，只要約三輛卡車就等於一輛油罐車，可是基本上，氫氣的液化更為費事。
甲醇可在車上經過重組而產生氫氣（參見第116頁〈氫氣的製法〉），做為攜氫媒介，可因此簡化運輸工具。不過同樣地，多一次轉換也就多一分能量耗損。由這些事實來看，最好的做法是，在哪裡製造的氫氣，就在哪裡用掉。不過，製造氫氣的地方與主要的車用燃料市場之間，可能有段不算短的距離。
無論氫氣是以何種方式被送達目的地，處理這種難以捉摸的氣體時，難題永遠沒完沒了。氫氣最大的缺點就是易燃；所有氣態燃料都有其可燃的最高與最低濃度，氫氣的可燃濃度範圍非常廣，為2~75%，相對之下，天然氣則介於5~15%之間。
因此，氫氣漏氣時比天然氣漏氣更危險，因為氫氣可被引燃的濃度範圍較廣，且引燃氫氣所需的最小能量也遠低於天然氣。
氫氣燃燒時也無法察覺。NASA所發行的安全手冊中，對檢查氫氣起火的建議方法，是手持一臂長的掃帚，觀察掃帚毛是否起火。美國南卡羅來納大學化工系主任阿米力迪斯（Michael D. Amiridis）說：「一把看不見的火，真是太恐怖了。」該系與多家公司訂有燃料電池的研究契約。
他表示，一輛成功的燃料電池車，「其安全標準至少不能比我現在開的車還差。」在發展氫燃料供應鏈的初期，主要工作就是需建置能確實偵測氫氣的警示器。
氫氣所扮演的角色
儘管有技術與基礎設施上的障礙尚待克服，氫經濟仍可能逐漸成形。若真如此，這將與香水經濟極為相似：市場的需求量很少，單價因此變得不重要。從手機與筆記型電腦切入會是個不錯的機會，因為這個市場的消費者，可能並不介意以一度電10美元的代價來使用燃料電池。
最近一項由燃料電池製造業所進行的研究預言，配備燃料電池的筆記型電腦可望於今年上市。氫經濟或許終將走入家庭，五瓩左右的電力可使住家的機能正常運作，由於重要的電力需求幾乎全天24小時持續存在，改善碳燃料的效率因此備受期待。
不過，在馬路上大概見不到太多氫電池。每輛車的總能量需求約為50瓩，但可能每天平均只行駛兩小時，這種情況，跟一名出色的工程師在考量如何應用燃料電池這類操作成本低、單位容量成本高的裝置時，所做出的決定，完全背道而馳。即使大多數人對於燃料電池做為汽車的替代動力來源等構想可能早有耳聞，但就商業規模而言，車輛可能是燃料電池最不划算的用途。
如果我們有必要為交通工具尋找石油的替代品，有幾個比氫氣可行的方案是可以優先考慮的。天然氣是其中之一，其應用只有極少數技術上的細節仍待克服，且供應量十分充沛。另外，電動車也可以考慮，電池技術雖已遭遇極大的瓶頸，但是，與燃料電池所面臨的障礙相比，可能只是小巫見大巫。如果真的萬不得已，我們還可以用甲醇取代煤做為車輛的動力；德國人在1940年代就曾經這麼做，我們現在當然可以考慮試試看。
最後，如果我們的社會有心支持再生能源的發展，如風車與太陽能電池，它們便可取代當今大多數用來為高壓輸電系統發電的石化燃料。如此一來，再搭配合宜的節約措施，我們就會多出很多能源來供應交通運輸所需。畢竟在經濟體系中，交通運輸首先使石油枯竭，又讓我們對氫氣的使用感到不安。
Reference from:
http://sa.ylib.com/MagArticle.aspx?Unit=featurearticles&id=3148
(4)氫經濟
氫經濟是為了取代諸多困擾的石油經濟體系而生的解決方案。包含運輸，和其他會導致溫室氣體的應用；一次給予解決計畫。
氫氣是一種極高能量密度與質量比值的能源。燃料電池的效益高過諸多內燃機。內燃機效率頂多有20–30%，而最差的燃料電池也有35–45%效率(通常都更高很多)，再加上相關電動馬達和控制器的耗損，最後純輸出能量最差也有24%，但是，內燃機的則是更低得多。
氫電池即是利用氫氣經過化學反應後產生能量，是燃料電池的一種，它不但不會產生廢氣污染環境，而且也可以儲存能量，所以是目前正在研究大量生產的方法。
成本問題[編輯]
時間表
評估成本時，石油和瓦斯(所有化石燃料) 雖然名義上看來便宜，但是真實成本是很少被面對的。這些不可再生的能量來源是數百萬年才產生在地球內部，通常用"免費" 來計算生產成本；只計算開採成本。
雖然可以以石化工業副產品提供一部份的氫氣需求，但超出此部分後任意瓦數的氫能還是都比其他可再生能源(例如太陽能)要貴。
在此前提下，氫氣不見得是長期來看最便宜的能源，因為目前電解製氫和燃料電池科技沒有解決諸多問題。
氫氣運送管線成本很高昂 高過任何電線管路、也比天然氣管線貴將近三倍，因為氫會加速一般鋼管的碎裂(氫脆化)，增加維護成本、外洩風險、和材料成本。有人提出一種新科技：如果用高壓運送只要多一點管線成本，但是高壓力管需要更多材料打造。
所以要進入氫經濟時代需要大量的管線基礎建設投資才能儲存和分配氫氣到末端的氫氣車用戶。
相比之下電動車的分配管線可以用現成的電線，只要稍微擴充升級就可以達到儲存和分配電力，晚上多數電動車充電時段，其實剛好還有許多發電廠的多餘電力。2006十二月能源部轄下「太平洋西北國家實驗室」做的實驗發現如果全美國都換成電動車，光閒置電力就可以供應它們84%需求。
但是電動車一大缺點就是預先充電時間漫長，氫氣車和汽油車則有類似特徵，隨時沒燃料只要灌入燃料就能行駛，便利性比較高，跑長途旅程也比較安全不會有半路停下等充電的窘境。
氫安全性
除少數氣體，如乙炔，甲矽烷和環氧乙烷之外，在所有的氣體中，氫氣是具有最寬的爆炸性/點火的氣體與空氣的混合範圍。這意味著當火焰或火花點燃氫洩漏的混合氣體時候，無論空氣和氫氣之間的混合比例如何，都將最有可能導致爆炸而不是一個單純的火焰。
這使得氫燃料的使用，特別是在封閉的領域，如隧道或地下停車場的使用會尤其危險。[10]因為純的氫-氧燃燒火焰是在肉眼幾乎看不見的紫外線的色彩範圍，所以如果氫氣洩漏在燃燒，需要火焰探測器才能檢測到。氫是無味的，無法通過嗅覺被檢測到洩漏。
實例和試點方案
一輛en:Mercedes-Benz O530 Citaro汽車，由氫燃料電池供電, 在捷克共和國布爾諾市.
美國歐盟和日本數家汽車製造商都致力於開發使用氫的汽車。目前以運輸為目的的氫的分布正在在世界各地測試，尤其是在葡萄牙，冰島，挪威，丹麥，德國，美國加州，日本和加拿大，但付出的代價是非常高的。
有些醫院已經安裝了結合電解槽存儲的燃料電池單元的當地應急電源。因為和內燃機驅動發電機相比，其低維護要求和方便的位置，這些在緊急情況下使用是有利的。
冰島一直致力於在2050年成為世界上第一個氫經濟]。冰島是處於一個獨特的位置。目前，它進口所有必要的石油產品來提供動力給汽車和捕魚船隊。冰島有大量的地熱資源，以至於當地的電力價格實際上是低於可用於產生電力的碳氫化合物價格。
冰島已經將多餘的電能轉化為出口產品和烴替代品。在2002年，它通過電解產生氫氣2000噸，主要用於生產對化肥的氨（NH3）。氨在世界各地被生產，運輸，和使用，氨90％的成本的是產生它的能量的成本。
冰島也正在開發鋁冶煉行業。鋁的成本主要是由運行冶煉廠的電力成本。這些行業可以有效地出口所有的冰島地熱發電的潛力。
這以上的兩個工業都不能直接取代碳氫化合物。在冰島的雷克雅未克( en:Reykjavík)市，有一個小規模的試點使用壓縮氫氣的城市公交車車隊，和該國的漁船上用氫的供電的研究正在進行中。為了更實際的目的，冰島可能用氫處理進口石油來擴展它，而不是完全取代它。
雷克雅未克(en:Reykjavík)公交車是一個更大的的項目的一部分，HyFLEET:CUTE項目，這項目是在三大洲的9個城市經營氫燃料公交車。HyFLEET:CUTE公交車也經營在中國北京和澳大利亞珀斯（見下文）。
展示氫經濟的試點項目是在挪威的Utsira島運作。項目安裝有風力發電和氫能發電。當有剩餘風能的期間內，多餘的電力被用於通過電解產生氫氣。氫被存儲，並且可用於當有少風期間內的發電。
在en:NREL和en:Xcel能源公司之間的合資企業以同樣的方式在美國科羅拉多州的風力發電和氫能發電相結合]。在加拿大紐芬蘭和拉布拉多的電力公司使用目前的風力-柴油發電系統轉換給遙遠的Ramea島成風氫混合動力系統設施。類似的試點項目在美國的斯圖爾特島的使用，不是風力發電，而用太陽能發電，產生電能。當電池充滿後，多餘的電力是通過電解產生氫氣來儲存，以後供給燃料電池生產的電力。
英國在2004年1月開始了燃料電池的試點方案，該項目在倫敦25路線上運行的兩輛燃料電池公共汽車，直到2005年12月，而切換路線RV1直到2007年1月。 目前氫遠征計劃正在創建一個氫燃料電池為動力的船舶，作為一種證明氫燃料電池能力，用它環繞地球航行。
西澳大利亞州的規劃和基礎設施經營部戴姆勒 - 克萊斯勒公司的Citaro燃料電池公共汽車珀斯的燃料電池巴士試驗計劃在珀斯市的可持續交通能源的一部分。巴士定期Transperth公交線路的路徑交通經營。試驗開始於2004年9月和結束於2007年9月。公交車的燃料電池用質子交換膜系統，並提供與原氫從BP煉油廠在珀斯以南的Kwinana。氫是煉油廠的工業生產過程的副產品。巴士在珀斯北部郊區的馬拉加站加氫。
聯合國工業開發組織（UNIDO）和土耳其能源和自然資源部在2003年簽署了4000萬美元的信託基金協議建立在伊斯坦堡的國際氫能技術中心（UNIDO-ICHET），開始操作於2004年。 採用可再生能源的氫叉車，氫氣車和移動式房屋被展示在UNIDO-ICHET的上述事項。自2009年4月在伊斯坦堡海上巴士公司(Istanbul Sea Buses)的總部一個不間斷電源系統已經工作。
燃料電池公交車項目: 此項目由中國政府、聯合國開發計劃署與世界環境基金於2003年3月啟動，第一階段為2006年6月到2007年10月，3輛戴姆勒克萊斯勒燃料電池公交在北京運行。
運行期間共載客57000人，總行駛里程92000公里，可用性達90%。第二階段在上海，啟動於2007年11月，結束於2010年世博會截止，主要是6輛上海汽車公司的燃料電池公交的示範運營，其中3個車輛的電池堆來自巴拉德動力公司(Ballard Power Systems)，3輛的來自於中國國內供應商。
安亭加氫站: 中國主導的燃料電池技術是質子交換膜燃料電池(PEMFC)，使用的燃料通常為氫氣。2007年，中國第一座加氫站建成於上海安亭，由上海舜華新能源系統有限公司研發並建設的，該加氫站已於2007年7月15日正式開業。
上海舜華新能源系統有限公司與同濟大學合作，自2004年以來，為滿足不同用途需要，已先後開發3代移動加氫站：2004年開發的第一代移動加氫站，採用了非電驅動的氫氣增壓方式，填補了國內外在該領域的空白。
具有機動性好、取氣率高、加注能力強等特點，特別適合少量燃料電池汽車野外路試的氫燃料加注。公司為世博會建立了一座加氫站和兩輛移動加氫站，世博加氫站將被移至上海嘉定汽車城，分成兩座新站，可提供700bar和350bar的加氫需求。
目前，中國有四座固定加氫站和五輛移動加氫車，使用的氫氣主要來自工業副產氫。在上海，副產氫氣足夠10000輛FCEV的使用需求量。而北京的氫氣來源比較廣泛：管道氫氣、現場天然氣濕重整和電解水制氫。
製氫電力來源
不同的氫氣生產方法有不同的固定投資額和邊際成本。 製氫的能源和燃料可以來自多種來源例如天然氣、核能、太陽能、風力、生物燃料、煤礦、其他化石燃油、地熱。(以下以全美國汽車都改為氫氣的假設為計算單位)
- 天然氣：用氣電共生改良後，需要15.9百萬立方呎的瓦斯，如果每天生產500公斤，由改裝的加油站就地生產(例如高科技加氣站)，相當於改裝777,000座加油站成本$1兆美金；可產每年1億5000萬噸氫氣。先假設不需額外氫氣分配系統的投資成本下；等於每GGE單位$3.00美元(Gallons of Gasoline Equivalent 相當一加侖汽油的能量簡稱GGE，方便和目前油價作比較)
- 核能：用以提供電解水的氫氣電能來源。需要240,000噸鈾礦—提供2,000座600兆瓦發電廠，等於$8400億美金，等於每GGE單位$2.50美元。
- 太陽能：用以提供電解水的氫氣電能來源。需要每平方公尺達2,500千瓦(每小時)效率的太陽能版科技，共1億1300萬座40千瓦的機組，成本推估約$22兆，等於每GGE單位$9.50美元。
- 風力：用以提供電解水的氫氣電能來源。每秒7公尺的平均風速計算，需要1百萬座2百萬瓦風力機組，成本約$3兆美金等於每GGE單位$3.00美元。
- 生物燃油：氣化廠用氣電共生改良後。需要15億噸乾燥生物材料，3,300座廠房需要113.4百萬英畝(460,000 km²)農場提供生物材料。約$5650億美元，等於每GGE單位$1.90美元(假設土地不匱乏且地價最便宜狀態)。
- 煤礦：火力發電用氣電共生改良後提供電解水的氫氣電能來源。需要10億噸煤將近1,000座275兆瓦發電廠成本$5000億美金，等於每GGE單位1美元。
以上看出由煤礦的製氫最便宜，但是除非二氧化碳封存技術普及化及實用化，否則產生的高污染會使氫氣科技的環保性蕩然無存。
Reference:
https://zh.wikipedia.org/wiki
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網友David的意見留言 :
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看似理想,但這與以前大量採用汽油真有所不同?
目前相關技術中,都無法屏除氧氣用量,如果大量使用,所造成空氣成分改變,真不是另一場浩劫的必然?
況且,這已不是單單取代交通運輸或動能來源,連帶許多手持式電器都想用此取代,那所造成空氣成分改變,絕對會比先前汽油採用造成的速率更快.
真正乾淨能源應該是 "熱能",只是現今科技,一直停滯在相當落後,從核能發電的核分裂或核聚變產生熱,加熱水,產生水蒸氣壓力,推動發電機組,到,太陽熱能加熱家庭用熱水,似乎對於熱能應用,效率都非常的低.
甚至,熱能造成的海潮高低落差,即便人們認為先進的今天,真有好好的萃取利用?
如果一條延長線大量通電,會產生微溫,而,我們若將一大塊銅塊放置太陽下,那所產生的溫昇,是該有多大量的電量?如果能稍稍取用,真會有缺電疑慮?
更不用說因為溫差所產生的電子游移必然,真不是處處都能發電,即便寒冷如南北極,都還可以深埋銅樁,利用表面與地底溫差,萃取出電子游移,也就是發電,真不是如此嗎?
非常冒昧的抱歉,只是常看見有些刻意忽略氫能源,造成空氣含量改變的推動,總會擔心人類又將邁入另一浩劫的啟始點.
