氢在自然界中是最为普遍的元素，它主要以化合物的形态贮存于水中，而水是地球上最丰富的物质。据推算，如果把海水中的氢全部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大9000倍！除核燃料外，氢的发热值是所有燃料中最高的，为142351kJ·kg，是汽油发热值的3倍。其燃烧性能好，与空气混合时可燃范围在4％～75％，燃点高，燃烧速度快。而且，氢气与氧气燃烧后的产物为水，通过电解水等手段又可以获得氢，这样就可以形成可持续的能量利用循环。
今天，随着能源形势的越来越严峻，人们对氢能越来越青睐。人们在试验将氢能转化为电能、热能，制造氢能汽车、船舶、摩托车、自行车。
目前，作为化工原料利用的氢气占氢气总产量的60％，还有相当部分的氢气应用于电子产品加工等领域。
氢能利用方式主要有三种:
首先，利用氢的热核反应放出核能，这是核能利用的重要途径。
其次，就是最为普遍的氢气直接燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，如氢气发动机。德国宝马汽车公司就一直致力于研发以氢气为燃料的汽车发动机，并且已经推出了样车进行运行试验。
另外一种就是制造氢能燃料电池，比如，德国的奔驰汽车公司对于氢能燃料电池汽车情有独钟。迄今，氢燃料电池汽车已经完成或正在进行多个商业示范。燃料电池是一种直接通过电化学反应将燃料的化学能转化成电能的发电装置。与传统电池的概念不同，燃料电池不需要充电，只要在它的阳极侧连续输入氢气等燃料，再在阴极侧通入氧化剂气体(如空气或氧气)，电能就能源源不断地输出来了。
1998年3月16日和2000年6月30日加拿大温哥华、美国芝加哥分别完成了燃料电池公共汽车商业化示范。美国芝加哥的三辆公共汽车总共运行11.8万千米，运送20.5万人次。2004年，戴姆斯－克莱斯勒公司30辆燃料电池公共汽车，用于欧洲CUTE项目。2002年，我国既从能源安全战略考虑，又在北京2008年“绿色”奥运会以及发展环保型自主知识产权汽车工业“情结”的推动下，国家科技部组织开展了大规模的氢能与燃料电池汽车的研究与开发活动，已取得可喜的成绩，研制成功“氢动一号”和“氢动二号”燃料电池轿车，以及燃料电池公共汽车，并成功地进行了试运行。
如何把氢气从水中分解出来呢？水电解制氢是一种比较成熟的技术，它通过电化学工程与技术原理，利用电能将水分解成氢气和氧气。通常，可以利用电力供应网络中的调峰电能，也可以利用可再生能源发电。后者可以实现可持续、无污染的制氢过程。目前，水电解制氢装置单台生产能力已达300立方米／小时，制氢电耗约4～5千瓦时／立方米。通过改进水电解系统的电极和电解质等关键材料，水电解制氢的成本还可以下降。
直接利用太阳能分解水制氢是最具吸引力的制氢途径。自1972年日本科学家Fujishima和Honda在英国(《自然》杂志上报道Ti02电极上光解水产氢现象以来，光电化学分解水制氢，以及随后发展起来的光催化分解水制氢已成为全世界关注的热点。目前该技术还处于研究阶段，利用可见光催化分解水制氢是科学家们努力的目标。
生物质制氢过程大都在室温或常压下进行，不仅能耗小，而且可以充分利用各种废弃物，是另一类重要的可再生能源制氢途径。1999年美国能源部在氢能计划进展报告指出：“利用光电化学及生物技术分解水制氢，是将太阳能转化为化学能的最理想也是未来最主要的氢能生产技术”。该过程将生物质原料(如林场杂木、稻草、麦秆、玉米秆、青草、草垃圾、含能源的植物、动物粪便等)通过反应器转换成燃料气体(主要是H2、CO、CH4)，也可分离转换成纯氢用于燃料电池汽车。2002年，一个以垃圾为原料的200kW的PAFC燃料电池发电厂在美国康涅狄州格罗顿镇运行。该发电厂装有燃料洁净系统，使垃圾产生的燃气在进入燃料电池堆之前，除掉其中的氯化合物、硫化合物和其他污染物。
总而言之，氢能是未来最理想的能源之一。早在130多年前，儒勒·凡尔纳就预言：“Water is thecoal of the future(水是未来的煤)”，他还进一步指出：“首先，我们必须能够成功地利用构成水的元素——氢和氧。”随着环保意识的增强，化石资源的枯竭以及氢能制备与储存技术研究的深入，在燃料电池技术即将进入大规模产业化的今天，我们对“氢能时代”的到来充满信心。
