氢（H），在元素周期表中排名第一位，是地球的重要组成元素，也是宇宙中最常见的物质（约占宇宙已知物质总质量的 75%）。氢主要以化合态的形式出现，通常的单质形态是氢气（H2）。氢气可从水、化石燃料等含氢物质中制取，是重要的工业原料和能源载体。氢能是指氢在物理与化学变化过程中释放的能量，可用于储能、发电、各种交通工具用燃料、家用燃料等。
氢的热值
氢热值高（高热值 140.4MJ/kg，低热值 120.0MJ/kg），是同质量焦炭、汽油等化石燃料热值的 2-4 倍。
图表 1 氢与其他能源折算系数（按热值）
图表 2 氢的单位转换表
氢的密度
氢气是世界上已知的密度最小的气体，氢气的密度只有空气的 1/14。在 0 ℃时，一个标准大气压下，氢气的密度为 0.0899kg/m3。
图表 3 不同压力下氢气物性表 ( 温度 20℃ )
氢的安全性
氢气具有燃点低，爆炸区间范围宽和扩散系数大等特点，长期以来被作为危化品管理。氢气扩散系数是汽油的 12 倍，发生泄漏后极易消散，不容易形成可爆炸气雾，爆炸下限浓度远高于汽油和天然气。因此，在开放空间情况下安全可控。氢气在不同形式受限空间中，如隧道、地下停车场的泄漏扩散规律仍有待深入研究。
图表 4 氢气与汽油蒸汽、天然气的性质比较
燃料电池汽车百公里耗氢对比
图表 5 不同车型氢燃料电池汽车百公里耗氢
氢能产业链
氢能产业链包括制氢、储运氢、加氢与氢的综合应用。
图表 6 氢能产业链图谱
图表 7 氢能产业链代表性企业
术语
- 灰氢 (gray hydrogen)使用化石燃料制取氢气，并对释放的二氧化碳不做任何处理。
- 蓝氢 (blue hydrogen)使用化石燃料制取氢气，同时对释放的二氧化碳进行捕集和封存。
- 绿氢 (green hydrogen)使用可再生能源发电电解或光解制取的氢气。
- 低碳氢 (low-carbon hydrogen)制取过程中所产生的二氧化碳排放值低于 14.51 kg CO2e/kgH2 的氢气（根据《低碳氢、清洁氢和可再生氢的标准与认定》团标征求意见稿）。备注：氢气的热量按低热值选取，即 120.0MJ/kg。
- 清洁氢 (clean hydrogen)制取过程中所产生的二氧化碳排放值低于 4.90 kg CO2e/kgH2 的氢气（根据《低碳氢、清洁氢和可再生氢的标准与认定》团标征求意见稿）。备注：氢气的热量按低热值选取，即 120.0MJ/kg。
- 可再生氢 (renewable hydrogen)制取过程中所产生的二氧化碳排放值低于 4.90 kg CO2e/kgH2，且氢气的生产所消耗的能源为可再生能源。备注：可再生能源类型范围见 2010 年 4 月 1 日施行的《中华人民共和国可再生能源法》。
- 碳中和（carbon-neutral）当一个组织在一年内的二氧化碳排放通过二氧化碳去除技术应用达到平衡，就是碳中和或净零二氧化碳排放。
- 净零排放 (net-zero emission)当一个组织的一年内所有温室气体（以二氧化碳当量衡量）排放量与温室气体清除量达到平衡时，就是净零温室气体排放。
- 气候中性（climate-neutral）当一个组织的活动对气候系统没有产生净影响时，就是气候中性（或叫气候中立）。在气候中性的定义中，还必须考虑区域或局部的地球物理效应，例如辐射效应（例如来自飞机凝结轨迹的辐射效应）。
- 总体拥有成本 (total cost of ownership，TCO)一个组织资产购进成本及在其整个生命服务周期中发生的成本之和。氢能应用的总体拥有成本通常包括制氢、分销和终端使用设备的成本。
- 氢气全口径成本 (hydrogen full-scale cost)包括氢气制取成本、氢气储存和运输成本、氢气加注成本。
- 电解水制氢效率 (efficiency of hydrogen production by electrolysis of water)理论上电解水制氢系统运行在额定工况条件下，生产 1 标方氢气需要消耗的能量值与实际消耗能量值之比。
- 燃料电池（fuel cell）将外部供应的燃料和氧化剂中的化学能通过电化学反应直接转化为电能、热能和其他反应产物的发电装置。
- 质子及交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell，PEMFC）以质子交换膜为电解质的燃料电池。
- 固体氧化物燃料电池（solid oxide fuel cell，SOFC）以固体氧化物为电解质的燃料电池，工作温度通常为 800℃ -1000℃。
- 有机液体储氢（hydrogen storage in liquid organic hydrides）利用某些不饱和有机化合物（如烯烃、炔烃或芳香烃等）与氢气进行可逆加氢和脱氢反应来实现氢气储存的技术。
- 固态储氢（hydrogen storage in solid ）利用固态储氢材料对氢气的物理或化学吸附、解析等反应，将氢气可逆储存于固态储氢材料中。
- 氢气压缩机（hydrogen compressor）对氢气进行压缩的单级或多级压缩机。
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