制氢方式与技术是氢能源上游实现“零碳”的重要因素，一方面影响氢气的成分与纯度，另一方面直接影响制氢过程中的温室气体排放，而后者是“30·60”双碳目标首要解决的问题。所以，零碳制氢技术是发展“清洁”氢能的关键前提。
目前，从国内制氢技术来看，当前化石能源制氢和工业副产氢占据主流，合占氢气来源的约95%，而真正实现零碳制氢的电解水制氢占比不到5%。短期来看，化石能源制氢和工业副产氢是氢能走向完全清洁化的过渡方案；长期来看，电解水制氢仍然是最理想的制氢方式。随着其技术和成本的不断突破，行业将形成光伏、风电，尤其是弃光、弃风以及弃电等清洁能源电解水制氢储能的新能源产业链闭环。
值得注意的是，在国家氢能源中长期规划的发布和“3+2”燃料电池示范城市群落地的双重利好政策推动下，2022年国内制氢技术与氢源结构逐渐向清洁低碳化转变，氢源由来自化石能源制氢为主的灰氢向工业副产氢为主偏转，同时，可再生电力水电解制氢的绿氢比例大大增加，2022年电解水制氢的装备和技术也在加快发展和更新迭代。
电解水制氢技术根据电解质和隔膜材料的不同可分为碱性电解水制氢技术（AWE）、质子交换膜电解水制氢技术（PEM）以及固体氧化物电解制氢（SOEC）技术等。2022年5月，武汉华科福赛新能源有限公司研发的15×15c㎡单电池固体氧化物电解池在800°C工作温度下，最大电解功率达到831瓦，最大电解效率高于97%，每立方米产氢电耗在2.86~3.35度之间，稳定运行电解功率高于600瓦。这些SOEC技术指标在国内公开报道中处于领先水平。
表1 国内制氢技术对比
目前，国内电解水制氢的主流技术仍然是碱性电解水和质子交换膜电解水两种技术，固体氧化物电解制氢技术仍处于研究探索阶段。其中，碱性电解水制氢的电解槽设备成本具备较大优势，且技术更为成熟，所以与质子交换膜电解水制氢相比，国内碱性电解水制氢项目数量更多，约占八成。质子交换膜纯水电解制氢在小范围内运用，该技术具有无污染、槽体结构紧凑、运行更加灵活、更适合可再生能源波动性等优点，目前已有越来越多的新建绿电制氢项目开始选择使用质子交换膜电解槽技术，有加速赶超的趋势。
氢气储运是高效利用氢气的关键。在储氢技术方面，主要包括高压气态储氢、液态储氢（液氢储运、有机液态储氢）、固态储氢。
目前，高压气态储氢技术主要通过储氢瓶或储氢罐存储气氢，是我国目前最为常见的储氢方式，技术更为成熟， 从原材料到储氢瓶的发展上都呈现出日益完善的趋势。另一方面，高压气态储氢技术考虑其安全隐患问题突出、储氢密度低等原因，并不是未来最为理想的储氢方式。
国内已商业化应用的高压储氢气瓶主要是I型（全金属气瓶）、Ⅱ型（金属内胆纤维环向缠绕气瓶）、Ⅲ型（金属内胆纤维全缠绕气瓶）及IV型（非金属内胆纤维全缠绕气瓶）。
但近年来，随着车载储氢瓶的兴起，我国储氢罐逐渐向更轻质化、储存密度更高的70MPa Ⅳ型瓶靠拢，已有相当数量的国内企业开始布局IV型瓶的技术研发与制造。目前国外主流气氢存储系统多为质量更轻、工作压力更大、能储存更多氢气的70MPa塑料内胆纤维，缠绕Ⅳ型瓶组，我国则以30MPa的Ⅲ型瓶为主。Ⅳ型瓶内胆为高分子材料，除了金属瓶阀座外，瓶体全部由非金属复合材料制成。相较于I型、Ⅱ型和Ⅲ型瓶，Ⅳ型瓶具有轻量化、高压力、高储氢密度、长寿命等特点，能够在保持相同耐压等级的同时，具有不渗透性能、优异的耐热性和耐化学性。从技术层面来看，大气体压力、大容量、轻量化是目前储氢技术发展的主要方向。2022年8月，浙江蓝能自主开发90MPa储氢瓶式容器通过鉴定，该氢瓶式容器的压力、直径和容积三者组合为目前国内外最大，将应用于 加氢站储氢容器领域。
储氢瓶材料方面，我国碳纤维等高压储氢瓶的关键原材料以进口为主，但近年来，高压储氢瓶的关键原材料的国产化程度正在在逐年提升。2022年9月，鄂尔多斯碳纤维全产业链生产基地项目签约，该项目生产T800-T1000高性能碳纤维产品，下游布局将包括年产10万个储氢瓶生产基地。2022年10月，我国首个万吨级48K大丝束碳纤维工程第一套国产线在中国石化上海石化碳纤维产业基地投料开车并生产出合格产品。
在液氢储氢方面，液氢制取环节是液氢产业链中最为核心的环节，在现有技术下，液化过程的能耗和固定投资较大，液化过程的成本占到整个液氢储运环节90%以上。未来，由于液化设备的规模效应和技术升级，液化能耗和设备成本还有较大的下降空间。液氢储运环节对于储罐的要求于高压气氢储罐的要求不同，前者对于隔热技术要求高，后者对于承压要求高，液氢储罐通常采用多层真空隔热技术
在固态储氢方面，随着氢能多元化储运体系的建设推进，固态储氢成为氢能企业研发布局一大热点。2022年1月，鸿达兴业与有研工研院签署战略合作协议，双方将协力发展固态储氢研究及应用，共同搭建稀土储氢材料在氢储能项目的示范化应用平台，开展包括分布式能源储能、热电联供示范化运营工作，积累运行经验，共享运行数据，共同探讨稀土储氢的商业化之路。2022年7月，浙江首个分布式氢电耦合实验方舱在国网衢州供电公司顺利投运，将开展源网荷储分布式协调优化研究。同月，江苏锋源氢能发电站产品“LakePower”中标电网200kW固态储氢应急发电车项目，该发电系统采用水冷石墨双极板电堆，“机箱式组装”，功率覆盖100kW到2MW，覆盖范围广，可运用于船舶、发电站等多种场景。
在燃料电池技术方面，近年来，氢燃料电池技术研究集中在膜电极和双极板等方面。其中，膜电极组件是核心组件，由质子交换膜、气体扩散层和催化剂层组成，是燃料电池主要的反应场所。
质子交换膜位于燃料电池的中心部位，主要用来隔离燃料和氧化剂以及传递质子(H+)，要求具备良好的质子传导率和化学、机械的稳定性。按照含氟量可分为全氟磺酸膜、部分氟化聚合物膜、新型非氟聚合物膜和复合膜。其中全氟质子交换膜是主流的技术，产业化程度较高，主要应用在氯碱工业、燃料电池、电解水制氢、储能电池等领域。随着技术成熟度上升，2025年氢能源车用质子交换膜市场规模有望突破8亿元。目前，我国武汉理工新能源有限公司、新源动力有限公司、东岳集团公司已具备全氟磺酸质子交换膜产业化的能力，但还未形成量产规模或达到量产水平。
在氢燃料电池的电堆中，电极上氢的氧化反应和氧的还原反应过程主要受催化剂控制。目的降低活化能，提高反应速率，被视为氢燃料电池的关键材料，决定着氢燃料电池汽车的整车性能和使用经济性，随着技术成熟度上升以及成本下降，氢能源车用催化剂市场规模有望在2025年突破15亿元，达到20亿元左右。
目前，质子交换膜燃料电池最常用的是担载型催化剂 Pt/C或者由过渡金属元素和铂的合金物组成的催化剂。由于受到成本和寿命限制，催化剂重点方向朝着低铂、无铂化和铂合金催化剂发展。随着燃料电池电堆对重金属催化剂铂的用量减少，膜电极的国产化程度加深，氢能源汽车产业链将逐渐完善。行业发展从导入期过渡到发展期，量产下燃料电池成本将会大幅下降，燃料电池商业化应用可期。
