一、化石燃料的利用
当化石燃料危机以及由此带来的环境危机越来越成为关系国计民生和人类未来的重要问题的时候，一个全新的“氢能经济”的蓝图正在逐步形成。
氢能是一种完全清洁的新能源和可再生能源。它是利用化石燃料、核能和可再生能源等来生产氢气，氢气可直接用作燃料，也可通过燃料电池通过电化学反应直接转换成电能，用于发电及交通运输等，还可用作各种能源的中间载体。氢作为燃料用于交通运输、热能和动力生产中时，具有高效率、高效益的特点，而且氢反应的产物是水和热，是真正意义上的清洁能源和可持续能源，这对能源可持续性利用、环境保护、降低空气污染与大气温室效应方面将产生革命性的影响。氢可作为一种储备的能源，如果利用丰富的过剩电能实现电解水制氢，可以建独立的氢供应站，不必区域联网。因此，氢与可再生一次能源相结合可以满足未来能源的所有需求。目前，以美国为
代表的世界各国正以前所未有的速度和力度加强对氢能和燃料
(a) 不可持续能源系统 （b）可持续能源系统
图1 可持续和不可持续能源系统示意图
电池的研发，积极建构一个“氢能经济”的未来。需要指出的是，氢能不是“一次能源”。目前，氢的制备技术一般分两种：一种是以煤炭、石油、天然气等碳氢化合物为原料，采用蒸汽重整法制备。这种方式有利于解决现有城市环境污染问题，将污染源集中处理，但这种方式不能实现未来能源的可持续发展。另一种则是利用太阳能、水能等可再生能源，从水、生物质来大量制备。这种制备技术才能从真正意义上实现能源的可持续发展。
二、生物能源有哪些优势
生物能源，作为一种可再生资源，通过生物质、水或其他无机物转化为沼气、氢气等可燃气体、乙醇、油脂类可燃液体，具有显著的优势。其独特的开发与利用方式不仅缓解了能源危机，还减少了环境污染，改善了生活条件。
首先，用于开发成为生物能源的植物在生长过程中能够大量吸收二氧化碳，降低大气中的浓度，从而改善空气质量。其次，生物燃料在充分燃烧后能够分解，有效降低空气中的粉尘含量，有助于控制雾霾等空气污染问题。此外，能源植物的种植对于农田、水土保持、生态系统、野生动物及水质保护等方面也具有积极作用，有助于解决环境与生态问题。
生物能源的发展现状显示，生物柴油、燃料乙醇、生物制氢、沼气等是目前主要的形式。其中，生物柴油主要以植物油为原料，如美国的转基因大豆油、加拿大的双低菜籽油、巴西的蓖麻油和马来西亚的棕榈油。生物柴油的制法包括微乳液法、高温裂解法、酯交换法和直接混合法，我国清华大学已提出工程微藻法，但尚未成熟。
燃料乙醇是目前世界上生产规模最大、应用范围最广的一种生物能源。其原料包括纤维素原料、糖质原料、淀粉质原料和其他原料，生产过程中采用生物法和化学法。最常用的是生物法中的发酵法，其中糖类作物发酵乙醇最为成熟。燃料乙醇生产中面临原料不足和成本高的问题，利用纤维植物转化成燃料乙醇的技术方法成本低，且能解决原料不足问题。
生物制氢是一种绿色的生物能源生产工艺，原料广泛，包括牛粪、淀粉废水、豆制品废水、玉米秸秆、酒糟、纤维素、污水等。制法包括光合生物产氢、发酵细菌产氢、光合生物与发酵细菌的混合产氢等。虽然生物制氢的应用方便且是未来能源制备技术的主要趋势，但仍有许多技术问题待解决。
沼气是一种抗爆性、燃烧值很高的绿色能源，原材有禽兽粪便、食品加工废物、作物秸秆、酒精废料等。作为一种绿色、清洁的生物能源，沼气不仅在发达国家广泛应用，在发展中国家也有广泛运用，我国主要运用于农村地区。
我国生物能源研究起步较晚，但发展速度快，未来发展前景广阔。应基于资源优势，借鉴发达国家经验，坚持自主研发，推动国内生物能源发展。
三、为什么要电解水制氢气作燃料？
电解水制氢气作为燃料的原因：
1. 能源转化高效且环保：电解水制氢是一种将电能转化为氢能的化学过程，该过程不产生温室气体或其他污染物，对环境友好。氢气作为一种清洁燃料，燃烧后只产生水，不会造成空气污染。
2. 储量丰富且可再生：水是地球上最为丰富的资源之一，通过电解水制氢，保证了能源的可持续性。只要有足够的电能和水，就可以不断生产出氢气。相较于有限且不可再生的化石燃料，这是一个巨大的优势。
3. 高效能源储存媒介：氢气具有高能量密度，其燃烧产生的能量巨大。因此，电解水制得的氢气可以作为能源储存和运输的一种有效方式。特别是在可再生能源如太阳能和风能过剩时，可以通过电解水将这些多余的能源转化为氢气储存起来。
4. 广泛适用于多种应用场景：由于氢气的特性，它适用于各种领域，包括能源供应、化工生产、交通运输等。特别是在新能源汽车领域，氢气作为燃料电池的原料，可为车辆提供高效、环保的动力来源。
详细解释如下：
电解水制氢技术是通过电解过程将水中的氢和氧分离，生成氢气和氧气。这一过程中消耗的电能可以通过可再生能源如太阳能、风能等获得，使得整个过程的碳排放为零。氢气作为一种清洁燃料，其燃烧产生的热能可以被高效利用，且不会产生有害物质。此外，随着技术的进步，电解水制氢的效率也在不断提高，使得这一技术更具竞争力。在全球能源转型和环境保护的大背景下，电解水制氢技术因其环保、可持续和高效率的特点而受到广泛关注。
综上所述，电解水制氢气作为燃料的原因在于其环保、可再生、高效能源储存以及广泛的应用前景。随着技术的不断进步，这一领域的前景将更加广阔。
