据有关专家估算，世界工业每年排入大气层的二氧化碳气体超过50亿吨，一氧化碳约1~2亿吨。同50年代相比，排放量增大了2.5倍，并有稳步增长的趋势，预计2000年排入大气层的二氧化碳气体将增至60~65亿吨，一氧化碳增至2.5~3亿吨。环境问题日趋严重了。
为了减少环境污染，工业发达国家计划在未来10~20年内造出价格合理、技术完善的新型汽车。这种汽车将使用酒精、天然气等辛烷值高的液态燃料，以期减少一氧化碳、致癌烟雾和其他毒性气体的排放，但对日益严重的温室效应仍无计可施。当然，要造出这种新型汽车，单技术改造和基础设施就需一笔很大的投资。从长远来看，目前这种概念的汽车运输是没有出路的，除了现在内燃机的有效功率很低（低于30%）而外，石油、天然气以及煤等燃料资源是不可再生的，终将会耗竭用尽。鉴于直接利用太阳能的远景尚不明朗，氢的确是唯一生态上干净的汽车燃料了。
用氢作燃料，优点很多。首先，氢燃烧时不生成有毒废气，只产生水蒸气。其次，氢比有机燃料的能量系数大：燃烧1吨氢产生的热量相当于燃烧3.5吨有机燃料。此外，氢与烃类燃料不同，它能在低温下发生催化氧化作用，将氧化的化学能直接变为电能。利用氢能的电化学发电机的有效功率很高，大约为70~80%，就是说，超过内燃机有效功率的1~1.5倍。但是，要在国民经济中广泛使用任何一种燃料，都必须至少遵循两个条件：（1）能制定出使用这种燃料的最佳工艺；（2）制造出实施这种工艺的工业装置。
那么，如何达到适用于氢能的这些条件呢？
在利用氢能的所有麻烦中，首先是地球上没有游离态的氢。为了获得游离态的氢，就要有可以得到的化学原料和一次能源。严格地讲，氢不是燃料，而是载能体。
在化学工业中，氢是一种主要的半成品。但实际上氢被用于生产氨、甲醇、合成燃料，用于石油的深加工和生产高辛烷发动机燃料，在这些部门，每生产1000吨成品，就要耗费50~200吨氢。
近20年来，世界上氢的产量几乎翻了一番，1988~1990年期间达到约6000万吨/年。据预测，下个世纪的头10~20年，为保证化学工业的发展，氢产量将进一步增加，可达7500~8000万吨/年，有人估计达1亿吨/年。那么，是否用生态上干净的节省资源的工艺流程来生产氢呢？
现在，工业上有两种主要的制氢方法。其中的一种方法的确是生态上干净的方法，这就是水或水蒸气的电解或者电化学分解。在这种情况下，发电机是一次能源。电解氢的优点是，氢的进一步提纯（杂质含量少于10-1体积％）既省钱，又工艺简单。正因为如此，人们用电解氢来提取纯净的和高纯的氢，1988~1990年期间，这种氢的世界产量估计为每年30~40万吨。
在燃料电池或者电化学发电机中，水的电解反应与氢的氧化反应正好相反 :
在燃料电池尤其是电解槽中，有效系数不是100%，因此，生产氢所消耗的一次电能只有45~50%，这是最乐观的估计。现代燃料电池具有很高的有效系数，但功率一般不超过数十千瓦、据报道，许多国家计划在今后2~3年内对功率在1兆瓦以内的电化学发电机进行工业性试生产。
在氢的总产量当中，用电化学方法生产的氢至今不超过1~2%，尽管在加拿大、挪威、美国等几个国家明显高些。生态上干净的电解氢的可得性，在很大程度上取决于电能是否便宜，也与水或水蒸气电解方法的改进有关。目前，生产电解氢的能耗仍为理论必要能耗的150~200%。
现在，95%以上的氢是通过水蒸气被天然气还原的途径生产的：
CH4+2H2O→CO2+4H2（2）
大约2~3%的氢是通过水蒸气被固体可燃性矿产（烟煤、褐煤或泥炭）还原生产出来的：
C+2H2O—CO2+4H2（3）
不难发现，转换生成的氢作为载能体，其生态上的干净是有条件的，因为在按式（2）的方式生产氢时，每生产1吨氢，大约产生7~8吨一氧化碳，这同直接燃烧烃类燃料没什么两样。目前，转换氢比电解氢便宜得多，但预计今后20~30年内，它的价格会猛涨。
50年代以前，曾用这种方法来生产氢，后来被工艺上较简单的天然气转换法所取代。80年代，这种老方法开始东山再起。
从反应式（2）和（3）可知，严格地讲，通过水蒸气甲烷转换法或者水蒸气被煤还原获得的不是氢，而是氢含量只有50~75（体积）％的含氢工业气体，分离这种气体混合物并生产出杂质含量在5%（体积）以内的高纯氢，是一套很昂贵的工序，其费用在最终产品的价格中占有很大比重：工业用氢中占25~40%，高纯氢中占85~90%。在工业上，至今没有使用以工业含氢气体来生产高纯氢的方法。
工业转换氢可以成为包括汽车内燃机在内的任何燃料发动机的燃料，但在电化学发电机中，用作载能体的氢应当很干净，不应含一氧化碳和硫化物，因为这些杂质作为催化剂对铂族金属产生影响，中止燃料电池阳极上氢的氧化反应（式1）。
直接利用太阳能来分解水的想法很诱人：
然而，最近15~20年来，在利用光化学、光电化学、光催化和其他方法在太阳能的作用下分解水的方面所做的工作，仍然带有科学研究或试验的性质。
只有在解决了氢的下列具体生产工艺和需求问题之后，才能谈及氢能问题。
1. 制造出高效而经济的、功率为1兆瓦或更大的新一代燃料电池，它无需使用铂族金属，适合在国民经济中应用，而不仅仅用于军事和航天设备上。
2. 在水蒸气被甲烷或煤炭的还原过程中，可生成大量一氧化碳和二氧化碳气体，这是污染环境的废气。要研制出对这种废气进行利用的方法并投入工业应用。只有这样，才能把比电解氢便宜的转换氢视为生态上干净的载能体。
3. 研究出能从工业含氢气体中提取氢并提纯到杂质含量少于10-1~10-2（体积）％的高效工业工艺。
4. 获得经过试验装置和工业试验装置验证的实验数据，这些装置可以准确地预测出“直接”将太阳能作为以工业规模来生产氢的一次能源的可行性。
在上述问题当中，每一个问题的解决，不仅要以相应领域的科技进步为前提，而且实际上还要求化学、化学工艺和材料学领域有所突破，值得注意的是，美、日等工业发达国家已把二氧化碳工业废气的利用问题和制造新一代燃料电池作为下个世纪头10~20年内一个优先的问题来研究并寄以很大希望。
［据вестник россиискоб Акапепй наук，1993年10月号］