一、研发制氢技术的新成果
（一）利用太阳能制氢的新技术
1．利用太阳光通过氧化物制造氢气的新技术。
利用太阳光制作无氧气态锌再由其从水中取氢。2005年8月5日，以色列魏茨曼科学研究院宣布，该院能源研究中心主任贾克巴•卡里教授领导的研究小组，在瑞典、瑞士和法国同行的协助下，利用最新太阳能技术，通过创造容易储存的中间能源的方法，使利用氢能变得容易和可行。
氢是自然界储量最为丰富的元素，也是未来清洁能源的主要来源之一。世界许多国家的科学家都在积极探索氢能利用的新技术和新方法，但目前对氢能的利用尚未进入成熟的实用化阶段，氢能在生产、储存和运输方面不仅成本高，而且非常困难。
以色列研究小组采用了与众不同的技术方法，其主要内容是，他们利用魏茨曼科学研究院太阳能发电站的设备和人员，以64面7米宽的镜子，建造起一座具有300千瓦功率的太阳能反应炉。接着，在炉里装满氧化锌和木炭，再用聚焦的太阳光线，加热到1200℃。在加热过程中，矿物质产生分解，释放出氧和气态锌。不久，这种气态锌，会浓缩成一种锌粉末。这种粉末存放、携带和转移很方便，解决了氢燃料不易贮存和运输的难题。使用时，只要让它与水发生反应，就能产生氢气形成氢燃料。剩下的氧化锌又可重新作为原料，在太阳反应炉内生产气态锌，制造新的氢燃料。锌在世界金属产量中仅此于铁、铝、铜，排名第四，储量相对丰富。是理想的氢提炼原料。
在近日的试验中，研究人员利用这个300千瓦的太阳能反应炉，在一个小时的时间里，从氧化锌中分解出了45公斤的锌粉末，超过了预期目标。
由于这一过程无任何污染，而且相关物质锌是一种容易储存和运输的物质，因此可以按需要来生产氢。另外，这种技术还为用化学形式储存太阳能，并按照需要释放太阳能，提供了新的方法。除氧化锌以外，目前，研究人员还在研究和试验其他种类的金属矿物质，在太阳能转化中的作用和效果。
以色列研究人员认为，通过多年研究，他们已经实现了从科学理论转化为实用技术的突破，从目前试验效果看，这一技术离工业应用要求，已经非常接近了。有的专家指出，该成果的实际应用，有望从根本上缓解世界性能源压力。
2．研发利用太阳能的光电化学系统制氢新技术。
⑴利用太阳能通过光电化学电池从水中取氢。2006年8月，美国媒体报道，氢是宇宙中最丰富的元素，氢能有助于减少或消除全球对碳燃料的依赖，可能成为未来满足世界能源需求的新能源。尽管氢元素非常丰富，但是事实证明它很难制造。为了实现寻求无碳能源的承诺，研究人员们过去一直在努力研究分离氢元素的更佳途径。其中，一种解决途径就是依靠太阳光，把太阳光的能量，应用到一种特殊的太阳能电池中，美国斯坦福同步辐射实验室研究员西勒•锡尔洛斯领导的研究小组，在这一制造氢的研究领域，又迈进了一步。
锡尔洛斯说：“它是一种原料问题。氢不会游离存在于自然界中，但是拥有正确的原料，我们就可以把氢从其他化合物中分离出来”。
太阳能电解装置把阳光转变为电流，能“撕开”水分子。但是，以前阳光水解装置的工作效率，非常低下。传统的太阳光面板，即光电电池可以用于制造清洁电流。但是依靠这类太阳能电池的本身来制造氢是不切实际的，因为它们还需要另外一个步骤，即引导产生的电流进行电解。
直接电解水，与太阳能电池的工作原理是不相同的。使用一种光电化学(PEC)电池，阳光直接照射一种浸在电解液中的特殊物质，在这种情况下，电解水就可以消除转输电流进行电解的额外步骤。光电化学电池，可能有一天会成为一个全国氢气制造计划的中坚力量。尽管在效率方面取得了突破性成就，但是目前最好的光电化学电池，在腐蚀中断之前也仅能维持240小时的时间。为达到美国能源部制定的该技术目标，这些电池的工作时间至少应当在1万小时以上。
不久前，美国斯坦福线性加速器中心研究人员，正在寻求克服太阳能电池腐蚀过快的问题。在该问题的解决方面，可能要感谢锡尔洛斯。近日，锡尔洛斯研究小组，在斯坦福大学教授安德尔斯•尼尔森的指导下，正使用软X射线照射这些光电化学电池，以观测半导体与水接触边缘区域的电子和化学反应。通过在原子级层面上，跟踪半导体表面腐蚀情况的方式，锡尔洛斯最终可能会制造出工作时间更长的光电化学电池。
锡尔洛斯说：“我们在实验室中已经证明我们能有效制造氢，但是在制造出能满足美国能源部要求的，能在足够的时间内稳定长期工作的电池，我们还有很长的路要走。但是通过发现正确的原料，我们将在制造可再生清洁能源氢上再次迈进一步”。
目前，研究人员在开发光电化学电池方面，所面临的主要障碍，是如何找到一种在把阳光转化为电流后，能直接暴露给水的半导体。但是自然界却给了我们最大的一个讽刺，这两种原料相互排斥。半导体能稳定地在水中存在，就不能有效把阳光转变成电流；而当半导体能很好的吸收阳光时，水中的腐蚀就相当容易发生。科学家们通过使用正确的原料，把各种半导体材料制作成“三明治”的方式，来把这种自相矛盾控制在一定的程度。但是找到正确的原料组合方式，十分不容易。
尽管面临这些障碍，锡尔洛斯研究小组相信，光电化学电池在有效制造氢方面，具有广阔的应用前景。锡尔洛斯说，“我们仍然无法清楚地知道为什么反应会消失，但是光子科学非常适合于解决这个问题。我们将利用光子科学来研究光腐蚀的基本机理”。
⑵通过钛铁氧化物纳米管形成新的光电解水技术。2007年8月，美国宾夕法尼亚州立大学，材料研究所电机工程教授克雷吉·格兰姆斯领导的研究小组，在《纳米快报》上发表论文称，由自动排列、垂直定向的钛铁氧化物纳米管阵列组成的薄膜，可在太阳光的照射下将水分解为氢气和氧气。这种新的光电解水技术，费用低廉、污染少，而且还可以不断改进。
该研究小组曾经报道，在紫外线的照射下，钛纳米管阵列的光电转换效率可达16.5%。二氧化钛通常用于白漆和遮光剂，由于它具有很好的电荷转移性和耐腐蚀性，因而有望成为廉价、长效的太阳能电池材料。不过，紫外线在太阳能光谱中只占大约5%，研究人员需要找到一种方法，把材料的带隙移至可见光谱。
研究人员推测，通过将低带隙的半导体材料——赤铁矿掺杂到二氧化钛膜中，可以吸收更大范围的太阳光。该研究小组把掺杂有氟的氧化锡涂布到玻璃基质上，然后再将钛和铁溅射到其上面，从而制造出了一种钛—铁金属膜。该薄膜在乙烯乙二醇溶液中进行阳极电镀，接着经氧气退火2小时后结晶。经过对许多不同厚度、不同铁含量的薄膜进行研究，他们得到了光电流强度为2毫安/平方厘米、光电转换率为1.5%的薄膜。这是利用氧化铁材料获得的第二高的光电转换率。
该研究小组，目前正试图通过优化纳米管结构，以克服铁的低电子空穴迁移性。通过减少钛铁氧化物纳米管壁的厚度，研究人员希望，具有赤铁矿带隙的材料可以获得接近12.9%的理论最大光电转换率。
发展洁净能源或替代新能源，是未来能源建设的世界潮流，其中氢能是最佳选择。由于氢、氧结合不会产生二氧化碳、二氧化硫和烟尘等污染物，所以氢被看作是未来理想的洁净能源，有“未来石油”之称。
3．进一步优化利用太阳能的光电化学制氢技术。
⑴通过纳米颗粒催化剂改善光电化学制氢技术。2011年8月10日，美国物理学家组织网报道，美国杜克大学工程学院，机械工程学和材料学助理教授尼克·霍茨领导的一个研究小组，发明了一种可铺设在屋顶的太阳能制氢系统。该系统生产的氢气无明显杂质，在效率上也远高于传统技术，能让太阳能发挥更大的用途。
新系统与传统太阳能集热器在外观上区别并不大，但实际上它主要由一系列镀有铝和氧化铝的真空管组成，一部分真空管中还填充有起催化剂作用的纳米颗粒。其中反应物质，主要为水和甲醇。与其他基于太阳能的系统一样，新系统也从收集阳光开始，但而后的过程却截然不同。当铜管中的液体被高温加热后，在催化剂的作用下就能产生氢气。这些氢气既可以经由氢燃料电池转化为电能，也能通过压缩的形式储存起来以供日后使用。
霍茨称，该装置可吸收高达95%的太阳热能，由环境散发出去的则非常少。这一装置，能让真空管中的温度达到200℃。相比之下，一个标准的太阳能集热器，只能将水加热到60℃到70℃。在高温作用下，该系统制氢的纯度和效率远高于传统技术。
霍茨说，他曾将新系统，与太阳能电解水制氢系统、光催化制氢系统的火用效率进行对比。所谓火用效率，就是指定状态下所给定能量中有可能做出有用功的部分。结果发现，新系统火用效率的理论值分别是28.5%（夏季）和18.5%（冬季），而传统系统在夏冬两季的火用效率则只有5%到15%和2.5%到5%。
太阳能甲醇混合系统是最便宜的解决方案，但系统的成本和效率会因安装位置的不同而有所区别。在阳光充沛地区的屋顶铺设这种太阳能装置，大体上能满足整个建筑在冬季的生活用电需求，而夏季产生的电力甚至还能出现富余。这时业主可以考虑关闭部分制氢系统或者把多余的电力出售给电网。
霍茨说，对较为偏远或不易获取其他能源的地区，这种新型太阳能制氢系统，将会是一个非常好的选择。目前他正在杜克大学建造一个试验系统，以便对其进行更为全面的测试。
⑵通过催化剂二氧化钛提升光电化学制氢技术。2014年7月，物理学家组织网报道，美国威斯康星大学麦迪逊分校材料科学与工程系助理教授王旭东，与美国林业产品实验室的蔡志勇博士等人组成的一个研究小组，通过模仿一棵树的能量转换过程，开发出一种高效的太阳能制氢技术。该技术水解氢气的效率，比传统技术高两倍以上，且能十分方便地安装在湖泊、海洋和陆地上，为氢燃料的制备提供了一个新的选择。
对于水解制氢技术，世界各地的科学家们已经探索了多年，但这些技术大都需要将光催化剂淹没在水中。由于阳光在与水面接触后会发生折射和衍射，这极大限制了这些技术的制备效率。
新研究中，研究小组专门对此进行创新。研究人员试图通过模仿树的能量转化过程，来解决这一难题。报道称，这一“树形”设备的顶部，是由纤维素制成的面板和用二氧化钛介孔材料制成的催化剂涂层，它们能最大限度地获取阳光并增加水与催化剂接触的面积；而在这颗“树”的底部，则是由纳米碳纤维组成的庞大“根系”，这些纳米碳纤维制成的根系组织能够把水分运输到顶部的催化剂“叶子”上，在那里，水会被分解成氢气和氧气。整个过程与树木的光合作用极为相似。
由于催化剂不会完全淹没在水中，同时又保证与阳光的充分接触，这种技术不但大大加快了水分解的时间，在制氢效率上也比传统技术要高的多。
王旭东指出，通常，水解制氢所使用的催化剂呈粉末状。不久前，人们开始使用纳米线作为催化剂。而他们则第一个采用基于纳米碳纤维材料的催化剂涂层技术，该技术与传统技术相比，还具有极为优异的亲水性能。他说：“在地面上放置一个盛水的容器，就能通过该技术获取氢燃料，如果能将这种装置架设到湖泊或是海洋上将会更为便利。该技术有望最大限度地消除水面环境的局限性，最大限度地提高太阳能的转化效率。以这种技术建立的制氢工厂既能建立在陆地上，也能建在水体上。氢是一种绿色能源，适用范围十分广泛，氢承载的能量能够很方便地被运输到很多地方，无论是汽车还是建筑物。”
接下来，王旭东研究小组，希望制造一个更大规模的原型。该项目由美国能源部资助，目前美国林产品实验室正在为该技术申请专利。
⑶通过含铂粒二氧化钛薄膜优化光电化学制氢技术。2015年5月，有关媒体报道，德国柏林的赫尔姆茨太阳能燃料研究所尼德利克负责的一个研究小组，应用特殊纳米材料，日前发明了高效利用太阳能制氢新工艺。这种纳米材料，可以使太阳能转化为电能的效率达到80%。
新工艺采用的是水电解原理。在中学课堂上我们就知道，将两根电极插入水中，在电磁场作用下，水可以分解成氢气和氧气。氢是一种可以存储的能源，氢燃料电池可以应用在汽车等众多领域。通常电解水需要耗费大量电能，在产生氢能的同时又在消耗能源。这种能源转化并不经济，于是该研究小组想到利用太阳能，但是太阳能的能源转换效率通常比较低，不能满足电解水需要，为此他们研究出一种纳米材料电极。这种电极可以大大提高太阳能转换为电能的效率，从而提高电解水的制氢能力。
研发利用太阳能电解水的电极材料，并不是件容易的事，因为电解水制氢过程最好是在酸性环境下进行，但这样的环境容易使太阳能电池生锈，而且采用传统电极需要昂贵的稀有金属铂或铂铱化合物。为此，研究人员想出一个解决办法，他们用黄铜制成用二氧化钛包覆的透明、轻质的薄膜材料。二氧化钛薄膜是多晶体，并含有铂纳米颗粒。这种新的金属复合材料，可以在阳光照射下产生0.5伏特的光压，以及每平方厘米38毫安的光电能，并能作为制氢的催化剂，也可防止电极生锈。
尼德利克称，采用这项新技术，可以使阳光中可见光的80%转化成光电能并用于制氢。目前该项目还有许多试验要做，要达到实际应用效果，复合电极之间的电磁场，至少要达到1.8伏特。尼德利克表示，“我们的实验证明，未来完全可以利用太阳能来生产氢燃料。我们已与一家公司合作，使光制氢项目工业化”。
⑷开发能够加强光电化学制氢技术的“人工树叶”系统。2015年8月，美国人工光合作用联合中心科技总监、加州理工学院化学教授纳特·路易斯对媒体介绍说，模拟大自然中植物的光合作用，用阳光、水和二氧化碳制造出可按需使用的化学能源，是人工光合作用联合中心的主要目标。成立5年来，该中心的研究取得重大进展，他们首次使用高效、安全、集成的太阳能系统分离水分子，并制造出氢气燃料，新研究的系统实验证明，可将10%的太阳能转化为化学能。
这种被称为“人工树叶”的新系统，包含三种主要部件：两个电极——一个光电阳极、一个光电阴极，还有一层薄膜。光电阳极利用阳光来氧化水分子，产生质子、电子和氧气。光电阴极将质子和电子结合起来产生氢气。该系统的关键部分是塑料薄膜，它可以保证氧气和氢气的分离。如果两种气体混合起来并被意外点燃，可能会产生爆炸，这层薄膜可以让氢气在压力条件下单独被收集起来，并被安全送入管道。
硅和砷化镓等半导体可以高效吸收光，因此被广泛用于太阳能电池板中。但是，这些材料遇水会氧化（生锈），因此无法直接用于“人工树叶”系统。研究人员在电极上添加了62.5纳米厚度的二氧化钛涂层，在允许光照和电子通过的同时，有效地阻止了以砷化镓为材料的光电极的生锈。
新系统的另外一个突破，是使用活跃的、成本低廉的催化剂来制造能源。光电阳极，需要一种催化剂，来促使分离水分子的化学反应发生。稀有而昂贵的金属如铂，可以作为有效的催化剂。不过，该团队发现，将2纳米厚度的镍，添加在二氧化钛薄膜表面，可以作为更有效且更低廉的催化剂。
这一集成系统的面积，约为1平方厘米，可以将10%的太阳能转化为能储存的化学能，并可持续工作40小时以上。路易斯说：“这个新系统，打破了人工树叶技术在安全、性能和稳定方面的综合纪录。”
路易斯表示：“我们的研究，证实了在一个集成系统中，使用廉价组件，高效并安全地从太阳能中生产燃料是有可能的。当然，我们还需要继续下工夫延长系统寿命，并设计出低成本生产这种系统的方法，这两项工作都在进行中。”
（二）利用化学方法制氢的新技术
1．利用化学方法提高制氢效益的新技术。
⑴通过引入钯浅层表面来提高氢原子的稳定性。2005年12月，美国宾夕法尼亚大学化学和物理学家魏丝教授领导的一个研究小组，对外宣布，他们通过技术处理，把氢原子引入金属钯的浅层表面，在这一特定的区域，氢原子能够稳定存在。这一特殊结构，有望在金属催化剂、氢储存和燃料电池等重要应用领域发挥重要作用。
未来的燃料电池是当今研究的热门，但电池中氢原子的稳定性是该项研究中的一大难点。化合物中的氢原子非常活泼，难以储存。所以，魏丝研究小组的技术创新，有望攻克这一难关。
在金属表面，氢原子与金属形成的氢化物中氢原子带有部分负电荷，通过观察证实，金属表面存在着非常稳定的区域，以前有研究人员对这一现象曾进行过预测，但成功合成并直接观察到该结构，这还是第一次。
研究小组把氢原子吸附在某种载体上，然后将其移入金属的浅表面下，并仔细观察了金属晶体内特定区域中氢化物的存在对金属的化学性质、物理性质和电子特性等各种性质的影响。另外，浅表处的氢化物还可以作为一种新材料，进一步研究其在氢储存和燃料电池中的应用。研究人员称，这种构建浅表处氢化物的能力，为相应的应用领域提供了重要的研究工具。
魏丝表示，金属浅表处的氢原子在化学反应中的重要性，得到了科学界的公认。各种实验数据已经间接地证明，在这些区域存在着对化学反应比较重要的氢原子，但一直没有方法证明，这一物质结构将为这些科学预言提供证据，并通过观察获得直接的数据。
实验在扫描隧道显微镜中低温超真空条件下进行，研究人员先把金属晶体暴露在氢环境中，氢原子会吸附在金属的表面，对于多余的氢原子，通过不断加热和加氧，被氧化成水后去掉。清出金属表面的氢原子后，运用扫描隧道显微镜中发射出的电子，将氢原子带入金属表面下的浅表层进入稳定的区域。在金属浅表下氢化物形成的过程中，研究小组发现，金属表面在不断扭曲变形，新结构上面的带正电荷的金属钯原子在不断增加，不断与金属表面的氢原子发生反应。研究人员称，该研究中最有趣的一面在于，能够把氢原子带入金属表面下，而金属表面扭曲等观察到的现象，证明了稳定区域的存在，并从理论上预言了氢化物的物理和电子特性，以及这些特性在相关领域的运用。
魏丝数年前曾在国际商业机器公司工作，是世界上第一个把惰性气体氙原子引入金属表面的人，如果将金属表面的原子处理能力进行延伸和扩展，研究人员们将提高对许多重要商业用途中化学反应的认识和理解。另外，这一模型，将开创一种在技术领域有重要用途的新型材料。
⑵通过降低质子交换膜厚度减少制氢费用。2006年8月，有关媒体报道，多年来，俄罗斯对氢能开发利用一直非常重视。早在前苏联时期，“暴风雪”号航天飞机上就使用了以氢为燃料的电池。新乌拉尔电化工厂建立了容量接近100千瓦的以磷酸燃料电池为基础的电站。目前，俄罗斯科学院有20多个研究所，在氢能技术领域从事基础研究和应用开发。
在氢能技术的研发中，俄罗斯科学院乌拉尔分院电物理研究所处于世界先进地位。目前，氢燃料电池研制中的最大问题是成本很高。对此，俄国研究人员认为，减少氢能燃料电池中的质子交换膜的厚度，是降低成本的第一步。
目前，世界各国在燃料电池中使用的质子交换膜的厚度为0.2毫米～0.5毫米，这样的质子交换膜具有很高的电阻，使用中能量损耗很大，并需要900℃～1050℃的高温。如果质子交换膜的厚度降低到10微米，将能使电阻大幅度降低。俄国研究人员已研制出大小为0.01微米的颗粒，用1000层这样的颗粒覆盖的薄膜，就成为了厚度为10微米的质子交换膜。同样，可以用这样的颗粒制成电极，它具有很高的活性，燃料电池的成本将得到再次降低。
⑶找到用化合物提取高纯度氢气的新方法。2006年11月，日本福岛大学共生系统理工学科佐藤副教授主持的一个研究小组，通过制作铟、镓和砷元素掺入碳的化合物半导体膜的试验，开发出利用化合物半导体，低成本制造高纯度氢的原理。新方法，比目前应用的钒合金模制氢法，约降低成本10%左右。
起初，佐藤研究小组研究的，是如何在高速通信用的化合物半导体中除去氢，后来改变想法，开始研究氢的精度制造技术。他在实验中制作了在铝基板上铟、镓和砷半导体中，加入碳的p型半导体膜，发现这种半导体化合物膜，可以作为氢过滤介质过滤氢。在利用压力差进行氢透过实验中，氢形成一个质子氢离子通过膜，而不纯物没有透过，制造出了几乎100%纯度的氢。他表示，今后将继续对不使用有毒元素的半导体，进行试验以及氢透过速度验证。
氢被视为清洁能源，高纯度的氢广泛用于精细化学药品、半导体以及燃料电池等领域。但是通常从煤炭、天然气等能源中提取氢的方法纯度不足，而制造高纯度氢，通常使用的贵金属钒合金模的透过法成本高昂。
2．利用化学方法以甲酸、氨和垃圾为原料制氢的新技术。
⑴发明甲酸制造氢气的简易化学方法。2008年6月，德国莱布尼茨催化研究所，科学家马赛厄斯·贝勒领导的一个研究小组，在《应用化学》杂志上发表研究成果称，他们发明了一种在低温下把甲酸转化成氢气的化学方法，从而使甲酸这种常见的防腐剂和抗菌剂，有望成为燃料电池的安全、便捷的氢来源。
氢燃料电池不能普及的一个重要原因，是难以制造、储存和运输足够量的氢气。使用含有氢的原料，在需要时将其分解产生氢气，这种方法要比与直接运送氢气更为实用。目前，甲烷和甲醇是燃料电池最常用的两种氢来源，通常它们要经过蒸气重组这道工序而分解产生氢气，这个过程需要200℃以上的高温和专门的重整转化装置。如果能在较低的温度下完成上述转换，就不需要消耗大量的能源，也不需要转化装置，从而能为小型燃料电池（如为便携电子器件）提供更合适的氢气源。
贝勒研究小组将甲酸与胺混合，在一种金属钌催化剂的作用下，在26℃～40℃就可以把甲酸分解成氢气和二氧化碳。由于甲酸是一种液体，因此（同气体相比）更加容易处理。贝勒说，虽然甲酸具有腐蚀性，但它与胺的混合物则是温和的。
甲酸可以直接用于燃料电池，因为省去了转化成氢气这一步骤，使用起来更简便。有关专家认为，与使用甲醇的燃料电池相比，甲酸燃料电池体积更小，而且构造要简单。
但甲酸燃料电池有一大缺点：燃料电池的效率不高。1公斤甲酸产生的氢气只能提供1.45千瓦时的电力，而1公斤甲醇能提供4.19千瓦时的电力。这意味着要产生相同的电力，甲酸的消耗量是甲醇的3倍，这会使得甲酸燃料电池的成本上升。不过，贝勒认为，由于省去了蒸气重组这个高耗能过程，加上催化剂的效率不断提高，总体来看，研究人员可以控制甲酸燃料电池的成本，使其更具竞争力。
⑵通过分解氨现场按需制氢的新技术。2014年6月，物理学家组织网报道，英国科学和技术设施委员会科学家比尔·戴维领导，马丁·琼斯教授等人参加的一个研究小组，在研究中发现，通过对氨进行分解来制造氢气，不仅成本低廉，而且简单高效，为在现场实时按需制氢，解决所面临的存储和成本方面的挑战，提供了一种可靠的办法。
很多人把氢气看作交通领域最好的替代燃料，但其安全性和如何可靠地存储，一直是个问题，且建造加氢站的成本也居高不下，大大限制了氢作为绿色燃料的大好前景。研究人员表示，新发现或许可以解决这些问题。
当采用裂化技术分解氨时，会得到氮气和氢气。目前，有很多催化剂能有效地裂化氨气释放出氢气，但最好的催化剂是非常昂贵的金属。据报道，新方法并不使用催化剂，而是由两个同时进行的化学过程完成，最终得到的氢气与使用催化剂一样多，但成本降低很多。
而且，研究人员表示，氨的制造成本非常低；氨也能以低压储存在合适的塑料罐中，然后放在车上；另外，建造氨气站也像建造液化石油气(LPG)站一样简单方便，因此，最新研究有望大力加快氢作为交通用绿色燃料的步伐。
戴维表示：“新方法与目前最好的催化剂一样高效，但使用的活性材料氨基钠的成本很低，我们能用氨‘按需’廉价高效地产出氢气。”该方法的另一发明人马丁·琼斯教授表示，他们目前正在研制第一个低功率的静态演示系统。
2015年将是汽车的研发制造大踏步向前迈进的一年，预计很多汽车制造商，将竞相研制新一代燃料电池电动汽车。对这些汽车来说，电池至关重要，而燃料电池则以氢气为原料。英国大学与科学大臣戴维·威利茨说：“这无疑正是我们需要的创新技术，我们致力于在2050年，把温室气体排放减少80%，最新研究或许能大力促进这一目标的实现。”
英国能源与气候变化部首席科学顾问戴维·麦凯说：“我们相信，在减少燃料的碳排放方面，没有单一的解决方案，不过，最新研究表明，氨基技术值得我们进一步探讨，而且，其未来有望发挥重大影响。”
⑶开发出通过垃圾碳化提取氢的新技术。2008年8月，有关媒体报道，在日本经济产业省支援下，京都大学、北九州市立大学和日本最大钢铁企业新日铁共同组成的一个研究小组，开发从垃圾中提取氢的新技术，已经取得成功。
新日铁以一般家庭和办公室垃圾为原料，利用其新开发成功的技术，可以从这些原料中提取出供燃料电池使用的氢。新日铁从其钢铁厂处理垃圾的经验和技术中得到启迪，进而联想到可以采用高温分解技术将有用的氢提取出来。新日铁在北九州的八幡制铁所已经建起了试验高温分解炉，日垃圾处理量可达20吨。这项技术可以利用的垃圾原料包括各种纸张和餐饮废弃物等城市垃圾，还包括塑料、木材、废旧轮胎等工厂垃圾。使用该技术后，新日铁仅垃圾处理费就可以节省20%左右。
据悉，这一新技术工艺流程是，把垃圾加热使其碳化后，再在1300℃的高温条件下使其不完全燃烧，就可以提取出氢。此外，从垃圾碳化过程中排放出的煤焦油中，也可以提取出氢。提取的氢主要用于汽车和家庭使用的燃料电池，提取氢的过程中产生的甲烷，则可以用作燃料使用，综合利用效果很好。
这项环保技术，经过试验完全成功后，日本政府将支持生产专用的高温处理分解设备，在全国各地推广普及使用，届时将带来巨大的社会效益，收到减排、节能和废弃垃圾再利用的三重效果。而新日铁作为首家垃圾高温处理分解设备炉的生产企业，通过这一新技术和新设备的开发和生产，可以为其非钢业务部门创出一个新领域，而且是一项十分有前景的环保、减排和节能的新产业领域。
3．利用化学方法以水为原料制氢的新技术。
⑴开发出用水与铝粉反应的制氢系统。2006年4月，有关媒体报道，日本日立万胜公司现已开发出一种新型制氢系统，只需把水加入铝粉中即可生成氢气。其特点是，仅用廉价的铝和水就能在常温下生成氢气，而且在氢气生成中不需使用触媒。还可对废旧材料等铝合金进行再利用，以此实现资源的有效利用。
这是利用Al＋3H2O→Al（OH）3 ＋ 3/2H2的化学反应，生成氢气。通过使微粉化且粒子之间不会发生凝聚、即经过特别处理的铝和水发生反应，可利用1克铝和2 毫升水生成1.3升氢气。
在日本，利用水和铝的反应生成氢气的研究，最初是室兰大学教授渡边正夫进行的。在2004年的一次展会上看到该大学的展示后，日立万胜也开始了此项研究。当时只能生产理论值60％左右的氢气，而且在低成本生产铝粉的方法等方面也存在一些问题。此后，研究人员确立了实用化开发目标：一是要确立量产技术，二是要达到每克铝粉可生成1.3升氢气，即理论值95％的水平。
在此次发布会上，研究人员展示了这一制氢系统，以及后续开发的氢燃料电池装置，并实际进行笔记本电脑驱动演示。样品由氢气生成装置、发电单元、锂离子充电电池和控制电路构成。外形尺寸为160毫米×100毫米×60毫米，重920克。功率平均为10瓦特，最大可达到20瓦特。电压为7.4伏特。发电单元采用了氟类固体高分子电解质膜。
氢气生成装置分别装有容积为50毫升的水箱和铝粉盒。只要利用小型泵将水送至铝粉盒，就会在铝粉盒中生成氢气，燃料电池也随之开始发电。据悉，利用20克铝粉可驱动笔记本电脑4～5个小时，所需的水约为40毫升。
⑵发明氢和氧在不同时间从水中分离出来的化学技术。2013年5月15日，英国格拉斯哥大学李·克罗宁教授、马克·司麦思博士等人组成的一个研究小组，在《自然·化学》杂志刊登论文中称，他们已研发出一个安全制氢的化学新技术。这一重大突破，为解决全球能源问题提供了一个潜在的解决方案。
研究人员表示，这一先进技术，可能有助于挖掘氢作为一种干净、廉价和可靠能源的潜力。与矿物燃料不同的是，氢被燃烧制造能源时不会产生排放物。另外，它还是地球上最丰富的元素。将水分解，生成氢和氧。研究人员在论文中，详细介绍了在不同时间和不同物理位置，植物通过太阳能把水分子分解成氢和氧的方法的。数十年来，科学家一直不懈寻找在不同时间提取氢元素的新方法。植物光合作用制氢方法，不仅更有效，还能减少爆炸危险。
洛桑市瑞士联邦理工学院，无机合成与催化实验室负责人胡希乐教授表示：“这项研究为用电解分离氢和氧的原理提供一个重要示范，很有独创性。当然，还需进行深入研究才能改进这一系统、能源效率和寿命等方面。但这项研究让我们对未来充满希望，可能有助于我们以更低成本存储绿色能源。”迄今为止，科学家已通过电解分离出氢和氧原子。电解原理是让电通过水，不仅需要耗费大量能源，而且还有爆炸危险，因为氢和氧是被同时分离出来的。
但在格拉斯哥大学研究小组研发的新的电解方法中，通过研究人员所谓的“电子耦合质子缓冲”，氢和氧在不同时间从水中分离出来。利用这种方法，在电通过水时，有助于收集和存储氢。通过该方法，起初只有氧被释放出来，然后氢在合适时间才被释放出来。纯氢不会自然产生，所以要用能源制造它。这个新的电解方法需要更长时间，却更安全，每分钟消耗更少能源，使其更容易依赖于电流所需的可再生能源把氢分离出来。
司麦思表示：“我们研发的这个新系统，适合于工业规模的氢气制造，可能比现在的氢气制造法更便宜，更安全。眼下，工业中大部分制造氢的方法，依赖于矿物燃料的改善，但如果用太阳、风或波浪提供电源，我们就可制造一种几乎完全干净的能源。”
克罗宁说：“现有把天然气送到全国各地的天然气基础设施，可毫不费力地把氢运送到指定地点。如果通过更廉价更有效的解耦过程用可再生资源制造氢，整个国家就能用氢取代甲烷，为家庭制造电源。这还将使我们明显减少国家的碳足迹。”
绿色能源专家、加利福尼亚理工学院化学教授内森·刘易斯表示：“这好像是一个令人关注的科学示范，它可能解决一个和水电解有关的难题。现在的水电解依然是一个相当昂贵的制氢方法。”
⑶发明镍铁镀层新电极高效电解水制氢的新技术。2015年3月，澳大利亚新南威尔士大学一个研究小组，在《自然·通讯》杂志上发表论文称，他们发明了一种新型电极，可以低成本、高效率地电解水，有望用于大规模生产清洁燃料氢气。
该技术采用了一种价格低廉、有特殊涂层的泡沫状多孔材料，能使电解水产生的氧气气泡快速逸散，从而促进更有效地制取和收集氢气。
研究人员说，这种电极，是迄今在碱性电解质中产氧效率最高的电极。它使用镍和铁为原料，成本低廉，容易制造，不像其他电解水技术那样需要用珍贵的稀有金属作为催化剂和电极材料。
在电解水的过程中，水在电流作用下被分解成氢气和氧气。产氧电极的效率低、成本高、电解过程需要消耗大量电力，是电解水制氢并实现工业化生产的主要技术难关之一。
在此次研究中，研究人员采用市场上常见的泡沫镍，用一种活性很高的镍铁催化剂对其进行电镀，制成电极。泡沫镍材料内部有许多微孔，直径约200微米。超薄的镍铁复合物镀层里面也有大量微孔，直径约50纳米。
由于镀层及镍材料内部都充满微孔，新型电极的表面积非常大，有利于电解过程中生成的氧气释放和逸散。氧气气泡逸散不够快，是降低电极使用效果、影响制氢效率的普遍问题。此外，其镀层也有利于降低电解过程中的电力消耗。
研究人员表示，将进一步研究上述发现的原理，优化电解材料性能，以期早日实现低成本制氢。氢的燃烧产物是水，不会产生二氧化碳和其他污染物，是一种清洁高效的能源。如果能大规模低成本制取氢，将有助于满足世界日益增长的能源需求，同时减少污染，遏制全球变暖。
（三）利用生物方法制氢的新技术
1．研发微生物制氢技术的新进展。
⑴利用细菌从污水中提取氢气。2007年11月，美国宾夕法尼亚州立大学科学家布鲁斯·洛根主持，他的同事陈韶安等人参与的一个研究小组，在美国《国家科学院学报》发表研究成果称，他们发明了一种微生物燃料电池，利用细菌从污水中提取氢气，几乎可以把所有能分解的有机材料，转化为零排放的氢气燃料。
研究人员认为，与现在的氢能源汽车相比，这项技术更具环保优势。因为现有氢汽车燃料所用的氢通常来自化石燃料，即使车子本身不释放温室气体，但在原料生产加工过程也会排放。洛根说：“这是一项利用可再生有机物质的方法，只要材料可以生物降解，并且能够产生氢就可以。”
该研究小组在研究报告里介绍道，他们是用自然产生的细菌，加上醋中含有的乙酸，放入电解细胞中，就可获得释放出来的氢气。细菌啜食着乙酸，释放出电子和质子，产生0.3伏的电流，此时外界在稍加一点电流，氢气便从液体里冒了出来。
这项技术比水电解获取氢气更为高效，洛根说：“这个技术的耗能仅是水电解的十分之一。”细菌做了大部分的工作，分解有机材料，释放出亚原子微粒，因此所需的电量只是把这些微粒形成氢气。
洛根表示，产生的燃料虽然是气体，而不是液体，但仍可以用作车辆“加油”。整个过程用到纤维素、葡萄糖、醋酸盐以及其他挥发性酸类。唯一的排放物仅仅是水。
尽管这项技术听起来遥不可及，但微生物燃料电池技术在当今已经应用了。研究人员正在为这项技术申请专利。然而这些燃料电池过于庞大，无法安装在汽车里，所以气态氢燃料必须在工厂里制造。
洛根说：“你可以将其中的一个反应装置，安放在食品加工厂里，利用那里的污水，制造出氢气。或者你去个农场，那有很多的纤维素，以及农业废料，利用这些，生产氢气。”这可能不是在大城市里实施，而是在农村会比较凑效。他说：“第一步，就是因地制宜，利用当地正在花钱处理的污水，将那些污水处理厂建设成为氢生产厂。”
⑵利用发酵菌以牛排泄物为原料制氢。2009年1月11日，日本媒体报道，日本带广畜产大学高桥润教授，以及综合商社住友商事有关专家组成的一个研究小组，最近开发出一种新技术，利用发酵菌以牛排泄物为原料，制成氢燃料电池必须的氢。
据报道，这项技术，就是通过发酵菌把牛的粪尿在无氧状态下发酵，再将发酵得到的氨分解成氢和氮，然后用氢同大气中的氧进行化学反应产生电能。
在实验中，科学家利用20千克的牛排泄物获得了0.2瓦的电力。高桥润等人推算，今后提高发电效率后，北海道一个牧场平均每天有6吨至8吨的牛排泄物，利用这些牛排泄物，可以提供3个家庭一天的用电量。
燃料电池是以氢和氧为原料，通过化学反应产生电能的能源电池。高桥润说，“牛排泄物燃料电池技术”可使此类电池的氢来源更加环保，无须采用其他化学方法制取，整个制取过程也不产生二氧化碳，而且原料成本为零，作为新能源技术其利用前景值得期待。
⑶利用病毒从水中分离出氢。2010年4月，美国麻省理工学院材料化学家安琪拉·贝尔彻领导的研究小组，在《自然·纳米技术》杂志上发表研究成果称，她们利用病毒把氢从水中分离出来，在将水变成氢燃料的漫漫征程中，迈出了关键一步。
该研究小组模拟植物利用太阳光分离水，并制造化学燃料来促进自身生长的过程，对一个病毒进行了基因改造，同时将其作为生物支架，将一些纳米组件搭建在一起，最终把水分子分离成了氢原子和氧原子。
以往，研究人员使用太阳能电池板产生的电力来分离水分子，但该研究小组直接使用太阳光来制取氢。贝尔彻表示，虽然他们的最终目的是从水中得到氢气，但将氧气从水中分离出来面临的技术挑战更大，于是他们首先开始攻克这一难关。
该研究小组把无毒的病毒M13进行基因改造，让它吸附一个催化剂分子氧化铱和一个吸光物质锌卟啉，并同它们绑在一起，吸光物质源源不断地将阳光沿着病毒传递，于是该病毒就变成了类似电线的设备，能够高效地把氧从水分子中分离出来。
然而，实验发现，一段时间后，该病毒“电线”会簇拥在一起，失去效力。于是，研究人员将它们变成凝胶状态封入一个胶囊内，这些病毒因此能够保持自己的状态，从而维持了其稳定性和有效性。
这种方法使产生氧气的效率提高了4倍，研究人员希望能够找到同样的以生物学为基础的系统，来完成这个反应的另一半过程，分离氢气。目前，从水中分离的氢被分成质子和电子。研究人员正在进行第二步攻关，将这些质子和电子变成氢原子或者氢分子。该研究小组也希望找到更常见、更便宜的物质来做催化剂，替代昂贵而稀少的铱。
贝尔彻表示，她们将在两年内，研制出能够自我支持并持久耐用的模型设备，实现将水分离成氢气和氧气。
⑷发现可在有氧条件下生产氢气的细菌。2010年12月，美国华盛顿大学希马徳里·帕克莱希等研究人员组成的研究小组，在新《自然·通讯》杂志上发表报告说，他们发现一种细菌，可以在有氧气存在的自然条件下生产氢气，有望成为较廉价的氢气来源。
报告说，这种名为“蓝藻菌51142”的细菌，在白天和夜晚的生理活动不同。在白天有光线的时候，它可以进行光合作用，生成氧气和糖分；而在夜晚，它会燃烧白天生成的糖分来提供能量，这个过程会耗尽细胞内的氧气，使得固氮酶可以安全工作，在有氧环境中也可生产氢气。
通常，固氮酶只要和氧气接触就会被破坏，由于此前发现的一些可生产氢气的微生物都需要在无氧环境中工作，因此使得产氢成本提高。
研究人员帕克莱希说，他们正计划对这种细菌进行基因改造，进一步提高其产氢量。
2．研发以植物及其产品为原料制氢的新技术。
⑴推进利用绿藻生产氢气的研究。2006年10月，德国比勒费尔德大学，与澳大利亚昆士兰州大学的生物学家联合组成的一个研究小组，成功培植出一种能够产生大量氢气的转基因绿藻，为未来生产氢能源提供了一条生物途径。
生物学家很早就知道，绿藻具有很强的“氢”光合作用的功能，能在阳光照射下产生氢气。但绿藻产生氢气的效率比较低，通常每公升绿藻只能产生100毫升氢气。
该研究小组培植成的转基因绿藻，每公升可产生750毫升氢气。目前野生绿藻的光氢气转化值约为0.1%，人造绿藻可以达到2%～2.4%，如果通过基因改造的绿藻，光氢气转化值能够达到7%～10%，将具有实际经济应用价值，科学家希望在5至8年内能实现这一目标。
该研究小组从2万多个藻类样品中，筛选出20个样品，从中培植出名为Stm6的转基因绿藻。德国鲁尔大学也研制出一种生物电池，即一种利用绿藻酶生产氢气的微型生物反应器，每秒可产生5000个氢分子。鲁尔大学的生物化学教授托马斯•哈伯称，利用生物酶生产氢气具有很大的潜力，这是一项很有意思的技术，但真正产生经济效益还需要时间。
⑵发明从葵花子油中提取氢的新技术。2004年11月，英国媒体报道，很多学者和专家认为，氢气经济要远比石油经济更利于可持续发展，但现有的提取氢气的技术方法不仅所需设备造价不菲，而且提取氢气所产生的废气污染环境。英国利兹大学一个研究小组，发明一种能从葵花子油中提取氢的新技术，可以较低成本提取汽车燃料用氢气，这种氢气有望成为新型、环保的汽车用燃料。
这项技术的核心，就是采用镍碳催化剂来激发提取过程中的化学反应链，以保证从葵花子油中的碳酸分子中分离出可作汽车燃料用的氢气。设备可以是大型固定设备，也可以是小型的、适合车载的装置。
研究人员认为，以葵花子油提取氢气为燃料的汽车，将很快被研发出来。这种汽车将配置能够从葵花子油中提取氢气的装置，并把提取出来的氢气转化成车用燃料输送进汽车发动机。
氢气在发动机内的燃烧原理，是与氧结合并燃烧，产生电能和水。这种过程也会产生一些碳酸气体，由于提取氢气的原料是葵花子油，向日葵种植面积肯定会扩大，所以，这些气体又会被向日葵所吸收，有研究表明，向日葵吸取空气中碳酸气体的能力，在农作物中首屈一指。
专家强调，由于提取过程中所必需的镍碳催化剂的生产成本较高，“向日葵让汽车跑起来”还需时日。
3．研发生物制氢技术的其他新成果。
⑴研制以水制氢更快更廉价的人造酶。2011年8月12日，美国能源部西北太平洋国家实验室，科学家莫瑞斯·布洛克等人组成的一个研究小组，在《科学》杂志上撰文表示，他们研制出一种人造酶，与天然酶相比，能将制氢化学反应的速度加快10倍，最新研究有望加速制氢过程并降低成本。
氢是一种来源广泛的能量载体，可通过风能、太阳能、生物质等能源来获取，并应用于很多方面。氢能利用过程的关键，是先把电能变成化学能存储起来，然后按照需求将其释放。但现在科学界面临的主要问题是，如何使制氢反应快速且廉价地发生，以便实现规模化。
在任何有电的地方，人们都可以用水来制造氢气，再使用一块燃料电池，又可以将氢变回电，所得到的副产品只有水。不过，燃料电池需要一个催化剂来加速把氢变成水和电的化学反应，铂在这方面表现良好，但铂非常昂贵而且稀少。
早在10多亿年前，有些微生物，就能利用便宜且储量丰富的镍和铁制造一种天然酶。后来人们发现，这种天然酶可完成氢能与电能的转化。而美国科学家最新研制出一种人造酶，其性能比天然酶更加优异。实验表明，在以水制氢这一复杂的化学反应中，新人造酶的表现相当出色，反应速度是使用天然酶的10倍，每秒钟能制造出10万个氢分子。
布洛克说：“这种镍基催化剂的确非常有用。”科学家们表示，如果我们能使用铁和镍研制出人造酶，整个过程将会更便宜，我们有望制造出更便宜的氢。
⑵采用化学与生物学配合方法制备出生物基氢气。2013年6月，德国波鸿鲁尔大学一个研究小组，在《自然·化学生物学》杂志上发表研究成果称，他们采用化学与生物学配合方法，用惰性铁配合物和蛋白生物合成前体，制备出具有生物活性的氢化酶。有关专家称，这项研究成果在生物基氢气生产方面取得了决定性进展。
氢化酶在许多单细胞生物中，对于维持能量平衡发挥着重要作用。对人类而言，它们可以帮助产生清洁能源载体——氢气。因此，生物学家和化学家们，多年来一直努力使这些酶及其化学合成能适合工业应用，如经济实惠和环保的新型燃料电池材料等。
氢气是燃料电池最理想的燃料，不仅纯度高，而且在燃料电池汽车上可以直接供电池使用，不需要重整器和净化器等复杂的附属设备和装置。以氢气为燃料的燃料电池发动机系统比较简单，燃料电池启动快、性能稳定，对负荷变化的响应快，基本上是“零污染”，相对成本较低。
研究小组发现，被称为铁—铁氢化酶的催化活性，主要基于一个具有复杂结构的活性中心，包含了铁、一氧化碳和氰化物。为了跳过繁琐又低效的氢化酶生产过程，化学家们已经重新创建具有催化活性的酶成分。虽然构建成功，但这个化学仿制品只产生少量氢气。因此，研究小组提出了在活体生物中提取氢化酶的优化方法。
氢化酶的应用前景广阔，但要将其工业化生产还非常困难。在理想的条件下，一个氢化酶每秒可以产生9000个氢分子。研究人员对此兴奋地说，大自然创造了，一个在没有任何贵金属存在的情况下，异常活跃的催化剂。
二、研发制氢设备的新成果
（一）研制以不同原料制氢的新设备
1．开发以甲醇或乙醇为原料制氢的新装置。
⑴开发出利用乙醇制氢的新装置。2006年8月，《日本经济新闻》报道，日本东京农工大学一个研究小组，开发出一项利用乙醇生产氢的新设备，在氢发生装置的催化剂层上附着二氧化碳吸收剂。这种新技术，可高效生产氢，且不需要再安装吸收二氧化碳的专门装置，实现了氢的低成本制备。
据报道，新开发的这种不锈钢设备，主要适用于燃料电池。设备内部有4块平行的金属板，金属板的结构类似夹心饼干，中间的“夹心”部分，是厚80微米的铁、镍、铬合金层；两侧的“饼干”部分，是厚40微米的多孔氧化铝层。
4块金属板之间共形成3条通道。上下两条通道两侧的金属板氧化铝层，都附着有铂催化剂，中间通道的两侧金属板，则附着有镍催化剂和能吸收二氧化碳的锂硅酸盐陶瓷粒子。
制备氢时，首先让浓度为30%-40%的乙醇，与空气流经上下两条通道，同时给4块金属板的合金层通电。当铂催化剂层的温度上升到500℃时，乙醇发生燃烧反应。再让同等浓度的乙醇水溶液流经中间的通道，乙醇和空气在高温环境下反应，生成氢和二氧化碳。由于二氧化碳被锂硅酸盐吸收，所以从反应器中释放出的只有氢。从实验情况估算，1毫升乙醇水溶液，可反应生成约1.5升氢。
⑵发现能用甲醇或乙醇生产高纯度氢的薄膜装置。2011年10月，日本京都大学服部政志和野田佳等人组成的一个研究小组，在《应用物理快报》上发表研究成果称，他们发现了一种在薄膜装置内生产氢气的新方法，可使制成的氢气纯度达到99%以上，省去制氢过程中额外的提纯步骤。
目前生产氢气的方法很多，例如水电解和天然气的蒸气重整以及氨分解等。但利用上述方法制成的氢气，都会混合其他副产品或残余废气，因此，制取之后的氢气提纯步骤一般必不可少。
日本研究小组在几十微米厚的薄膜上照射紫外线，用于生产氢气。该薄膜由两层组成，一层为二氧化钛纳米管阵列（TNA），可充当氢气制造的光催化剂；另一层为钯（Pd）薄膜，可起到氢气提纯的作用。
薄膜和分别位于其上、下的两个隔间以及紫外线等，形成了反应器的基础。研究人员用涡轮分子泵传送甲醇或乙醇等燃料，使之到达上层的隔间，随后打开紫外线。紫外线能引发光催化反应，使燃料在上层隔间内转化成二氧化碳、甲醛和氢气。当制成的氢气穿透薄膜，到达下层隔间时，其纯度可达到99%至100%，无论使用甲醇还是乙醇均能达到这种效果。
研究人员称，只有氢气能穿透钯薄膜层，进入下层隔间，其他气体将继续留存在上层隔间中。他们希望由此研发出的新装置，能解决此前制氢时遇到的问题，如可在室温下运行的小型薄膜反应器，能够实现燃料电池的最小化和运行的低能化，这有望应用于移动和实地的重整制氢系统等。
野田佳表示，目前，二氧化钛纳米管阵列和钯组合的薄膜，表现还不尽如人意，比如所制取的氢气量相对较低，需要用钯合金等金属来代替钯，以抑制氢气的脆化等。从生产成本来说，氢气穿透的金属厚度也有待降低。但研究小组还将不懈努力，从实际应用角度出发，致力提升薄膜装置的效能。
2．开发以水为原料制氢的新设备。
⑴研制出用铝颗粒从水中取氢的装置。2009年5月，俄罗斯《消息报》发布消息称，圣彼得堡应用化学科研中心的科学家，已成功研制出一种从水中提取氢气的小型装置。它的体积很小，可以安装在汽车的发动机室里。它利用普通的铝与水反应产生氢气，这种方法既廉价又高效。虽然纯净的铝极易与水发生化学反应，但并不是所有的铝制品只要接触到水就能产生氢气，比如把铝制的汤匙放在菜汤中，它不会与水发生反应，因为铝汤匙的表面覆盖有一层薄薄的氧化铝薄膜，这层氧化铝薄膜能防止铝被继续氧化，也能防止铝与水发生化学反应。
要使金属铝能够持续与水发生反应，以便提取氢气，关键是必须把金属铝研磨成尺寸适度的小颗粒，但颗粒又不能太小，因为极微小的铝粉很容易引起爆炸。俄罗斯研究人员经过反复试验，掌握了铝颗粒的适宜大小。试验表明，把这种铝颗粒放入装有自来水的制氢装置中，就能获得大量氢气。
目前，通过铝颗粒及其相关装置直接从水中提取氢气的方法，在世界上尚属首例。在车用制氢装置中，氢气的产生可以按照行车的瞬间需要依量输入，就同汽油供应发动机燃烧一样。而且，这一过程可以反复循环，以铝颗粒从水中得到氢气，氢气燃烧获得热能又生成水，这些水又可再次与铝颗粒反映获得氢气，如此成本低，而且非常环保。另外，这种在现场直接制氢的装置，没有氢气压缩储存问题，因此没有氢氧回闪的危险，爆炸的可能性也非常小。
⑵研制出可“汲取”海水中氢能的机器水母。2012年4月，美国弗吉尼亚理工大学塔德斯领导的一个研究小组，在英国物理学会出版的《智能材料和结构》杂志上发表论文称，他们研发出一种新型的机器水母，不仅具备理想的水下搜索和抢险救援的本领，而且可从海水中不断“汲取”氢能作为补给，至少在理论上总能保持精力充沛。
研究人员说，德国费斯托工程公司曾研制出一种小型仿生机器水母，可利用圆顶结构内的11个红外发光二极管实现彼此间的通讯，但那还只是一件小小的电子艺术品，不能在人类生产生活中执行特殊任务。
塔德斯说，现在研制的这种机器水母由一套智能材料制成，其中包括碳纳米管，在一定的刺激下，会改变形状或大小。将它放置在一个水箱里，其表面材料会在水中发生化学供电反应，使其能够模仿水母的自然运动。这是首次成功使用外部氢气，给水下机器人提供动力燃料源。
水母是一种理想的无脊椎动物，依靠肌肉纤维控制内腔的收缩和扩张来吸入和喷出水流，由此产生推力使水母沿身体轴向方向运动。
研究人员在碳纳米管外，包裹了一种可“记住”原来形状的智能材料记忆合金，并让水中氧和氢在最外层黑色铂金涂层产生热化学反应。这些反应释放的热量，传递到机器水母的人工肌肉，使其转变成不同的形状。这意味着机器水母，可以从外部自然环境中补给绿色的可再生能源，而不需要一个外部电源或不断更换电池。同时，汲取氢动力的机器水母，可以被压在水箱下运行。
塔德斯说：“目前的设计，允许机器水母的钟摆部分，弯曲八个片段，每个都由燃料驱动的记忆合金模块操作，如果所有的钟段被启动，便足以使其将自己在水中托起。我们正在研究把燃料传递到每个部分的新方式，以让机器水母可向不同的方向移动。”
⑶发明200小时不间断制氢的水分离器。2015年7月，美国斯坦福大学化学家戴宏杰领导，副教授崔毅参与的一个研究小组，在《自然·通讯》杂志上发表研究成果称，他们发明了一种低成本水分离器，阴阳电极均采用同种催化剂氧化镍—铁，可一周七天每天24小时用水生产氢气和氧气，为交通和工业领域提供清洁、可再生的氢能源。
崔毅说：“这种使用单一催化剂的低压分离器，可连续工作200多小时分解水产生氢和氧，这是一个创世界纪录的性能。”
氢气是一种无排放的清洁能源，但是需要通过天然气大规模制取，而天然气这种化石燃料会导致全球变暖。科学家一直试图开发一种从水中提取纯氢的廉价方式。
传统的水裂解装置，主要由两个电极浸没于水性电解质。目前低压电流应用于电极催化水分子分离，一个电极释放氢气，另一个电极释放氧气。每个电极用不同的催化剂，通常是铂和铱这两种稀有且昂贵的金属。
2014年，戴宏杰开发出一种由一节普通的1.5伏电池运行，由镍和铁制成的分解水的廉价分离器。新研究将此技术进一步推进。研究人员表示，新型水分离器的独特性在于，两个电极使用同一种催化剂即氧化镍—铁。这种双功能催化剂，可以连续分解水超过一周，只需1.5伏稳定电压，在室温下将水分离效率提高到82%。
据报道，研究人员使用锂离子电池技术，找到了这个能同时驱动两极的低成本催化剂。为了找到适合两个电极的催化材料，他们借用在电池研究中被称为由锂技术引导的电化学调整，以化学方式把金属氧化物催化剂变成小颗粒，使得催化剂具有了更好的导电性和稳定性。
在常规水分离器里，氢和氧的催化剂往往需要不同pH值的电解质，为了分解水，需要分开两个电解质，这样会增加装置的成本。而现在使用同种催化剂的水分离器可用统一的pH值电解液高效运行。催化剂氧化镍—铁既便宜又易生产，还比贵金属催化剂更稳定。
（二）研制与氢燃料电池相关的新配件和新装置
1．开发用于制造氢同位素氚电池的新元件。
研制出用于制造氚电池的多孔硅二极管。2005年5月13日，美国罗彻斯特大学菲利普 ·福谢领导，加拿大多伦多大学纳兹尔·克禾然，以及美国罗彻斯特技术研究院和美国休斯敦贝塔电池公司相关专家参与的一个研究小组，在《先进材料》杂志上发表研究成果称，他们用制造微芯片的相同技术，研制成功一种可以改良电流的多孔硅二极管，这一设备把氚元素释放出的电子转换为电流，而且使用寿命长达几十年。研究人员把它叫做“贝塔电池（氚电池）”。
尽管电量只有普通化学电池的千分之一，但“氚电池”这一全新理念，比普通电池更加高效，而且比同类设计更便宜，也更容易制造。如果将这种二极管成功装入一节完整的电池内，就可以为一个长时期的工作体系服务，如桥梁上的结构传感器、气候监测设备和人造卫星等。对半导体材料电子相对丰富区域和电子相对稀少区域之间的p-n 结进行控制，已经产生了许多现代电子产品。
电池的耐久力与其燃料的特性，与氚元素相关。氚是氢的同位素，在一种称为“贝塔衰变”的过程中释放出电子。多孔硅半导体通过吸收电子产生电流，就像太阳能电池通过吸收来自太阳光入射光子的能量产生电流一样。自从50多年前发明晶体管以来，研究人员就不断努力尝试把放射能量转换为电流。
虽然工程师们已经成功地通过太阳能电池获得电磁辐射，但仍然没有聚集充足的贝塔衰变电子，来制成可行的电流设备。
尽管贝塔电池，并不是第一种利用放射源或氚元素的电池，但是它具有独一无二的优点：研究人员在半毫米厚的硅片表面蚀刻有很深的小孔。这一结构，大大增加了外露表面的面积，其功效将近原来的10倍。
克禾然指出，这种三维多孔硅结构能非常有效地吸收所有源电子的动能。除了吸收电子产生电流外，多孔硅片的内部表面还能容纳更多的入射辐射。在早期的试验中，几乎所有在氚贝塔衰变过程释放的电子都被吸收。
选择氚作为能量来源有很多实际理由，最关键的是安全性和密封性。氚仅仅释放出低能量的贝塔粒子（电子），可以用非常薄的材料（如一张纸）来遮挡。密封的金属性贝塔电池将整个放射能来源封藏起来，就像一节普通电池内包含有其整个化学来源一样。研究人员将能量源原料制成牢固的塑胶，并把氚置入塑胶的化学结构中。这样即使电池的密封性被破坏的话，塑胶也不会泄漏到周围环境中。
研究人员和制造商们生产多孔硅已经有几十年了，主要用于抗反射衣料、发光设备和纤维光学中的光子过滤器。而这一最新研究，是把贝塔电流应用于多孔硅的首次专利，也是第一次用半导体工业技术制成三维 p-n二极管。
福谢指出，三维多孔硅二极管在贝塔电流和光电方面的应用，将带来它在其他很多领域的发挥。这是第一次把多孔硅的p-n结进行统一。比如，由于其特性和光子灵敏性，每个二极管的微孔都能被当作一个单独的探测器，很有可能被用来制成高分辨率的摄像传感器。
用标准的半导体加工技术，来制成三维 p-n 结，是一个重大突破。制造过程的简单化对于增加产量、降低成本来说是非常重要的，同时还能更新设备，拥有广泛的应用范围。
2．研制与氢燃料电池相关的新装置和新材料。
⑴开发出氢燃料电池的新型单元间隔和高压贮氢罐。2005年2月，日本日产汽车公司对媒体宣布，他们开发成功电池单元间隔的氢燃料电池组，以及70兆帕（700大气压）高压贮氢罐。这是该公司首次自主开发成功氢燃料电池组。
此次开发成功的氢燃料电池组，采用电池单元间隔（串联电池单元间的间隔），比原来大约缩小40%的薄型隔板。而且，通过在电池组内部采用统一的回水管部件，以及将外部控制装置等的箱体内置于电池内部，实现了小型、高输出功率设计。
另外，通过改进电极延长使用寿命、改进电解质膜的主要部件，以及优化电池组内部液氢和空气的流动，扩大了电池组可发电的温度范围。
新开发的高压液氢罐，通过把耐压能力从原来的35兆帕提高至70兆帕，在空间不变的前提下可贮藏比原来多30%的液氢。材料方面，在铝制衬垫层的外侧卷包了一层高强度、高弹性有碳纤维，通过改进丝状碳纤维的卷包方式（缠绕方式），实现了70兆帕的耐压强度。
⑵研制为氢燃料电池提供纯净原料的新隔膜。2006年2月，美国媒体报道，德克萨斯大学化学工程师主持的一个研究小组，利用一种弹性材料有效地进行净化氢气，使之能满足燃料电池所需要的氢。目前这个材料，已经过工业模拟环境的测试，许多公司都有兴趣对其进行工业化生产。
这种新材料制成的隔膜在结构和功能上，都与先前的材料有所不同，其主要的优点在于能使氢在高压下保持被压缩的状态，而被压缩的重量极轻的气体，是氢成为燃料电池原料所必需的。
氢燃料一直被认为是未来的主要替代能源。利用这种隔膜出众的分离气体的能力，能够大幅降低氢燃料运输工具的费用。而且，这种隔膜能够取代目前化工处理过程中费用昂贵的加工步骤，或是减少能量消耗的数量。
研究人员把这种新材料制成圆盘状隔膜，来测试其在不同温度下分离氢气和二氧化碳的能力。研究人员使用3种不同的工业级净化氢气的温度，分别是95℃、50℃和零下4℃，并将其在石油提炼的模拟环境中进行了测试。结果发现，这种新材料不仅比先前的材料更好地分离两种气体，而且在工业环境下也能做到这一点，如在充满氢硫化物和水蒸气的环境中。
测试的结果还显示，这种新材料制成的隔膜对二氧化碳的渗透性是氢气的40倍。由于这个隔膜是由聚合物材料制成，因此其自然的特性使较大的极性气体分子更容易渗透过去，因此象二氧化碳这样的极性的气体，就比氢气这样的非极性气体更容易渗透，从而使氢得到进一步净化。
3．研制车用氢燃料电池相关的新设备和新部件。
⑴开发为车用氢燃料电池提供原料的设备。2007年12月，以色列本•古里安大学与美国埃克森美孚公司、加拿大燃气净化技术公司合作，开发出一种车载制氢设备。该设备可直接把汽油、柴油、乙醇和生物柴油等转换为氢供燃料电池使用，从而免去了氢燃料运输和存储的麻烦。研究人员称，这是氢燃料汽车研发上的一大突破。
目前，大多数氢燃料汽车，通常都使用高压缩或液化氢为燃料，不仅运输和存储不便，而且还要进行大规模的基础设施改造，在各地建许多加氢站，这也是影响氢燃料汽车普及的主要障碍之一。
针对这种情况，以色列研究人员认为，既然氢燃料运输和存储困难，为什么不换一种思路，让汽车自带制取设备呢？于是，他们研发了一种把传统制氢设备小型化的方法，可直接安装在汽车上，只要输入汽油、柴油等传统燃料，即可转换为供燃料电池使用的氢。由于该系统不需要改变现有燃料运输、存储的基础设施，因而解决了氢燃料汽车制造商面临的一大难题。
埃克森美孚石油公司研发副总裁埃米尔•贾克布斯表示，现在他们已成功开发出一种使用该车载制氢系统的吊车，并准备实现其商品化。尽管如此，这只是初步成果，要普及这一技术，仍有很长的路要走。由于该系统的燃料转换率，具有比传统内燃机技术高80%的潜力，并可减少二氧化碳排放45%，因此从长远的角度看，具有良好的应用前景。
⑵研制车用氢燃料电池所需的小型制氢设备核心部件。2012年2月29日，《日本经济新闻》报道，东京燃气公司与日本特殊陶业公司共同组成的一个研究小组，正在着手开发车用氢燃料电池所需的小型制氢设备的核心部件，为下一代燃料电池汽车普及做准备，计划2015年开始示范试验，2020年前后产业化。
燃料电池以氢氧反应产生电力做动力，与汽油加油站同理，离不开稳定提供氢气的基础装备，为此，供氢站技术开发成为科研人员急于攻克的课题。上述两公司的研究人员事先在多空陶瓷制作的反应管表面覆盖一层可透氢气的钒材料薄膜，然后向管内输送燃气和水，并使之在500℃至800℃高温下反应，氢气通过反应管的开孔向外渗出，只要通过收集捕捉即可得到氢气。
新型制氢装置的陶瓷反应管和装置集成及技术评价，由两个公司分别承担。日本特殊陶瓷生产的发动机火花塞和提高燃料效率所用的氢气传感器，占世界40%以上的市场份额，随电动汽车和燃料电池汽车普及，发动机数量减少势在必行，公司深感危机，此次开发陶瓷管表面覆盖金属膜技术，既有利于汽车相关产品技术的生存，也是该公司下大力气参与开发的初衷。
