氢是自然界乃至宇宙中“朋友”最多的最常见元素。根据相关的保守估计，它占宇宙质量的75%。在我们居住的地球上，除了空气中的一些氢以外，其他氢以化合物的形式储存在水中，这是地球上最广泛的物质。据估计，如果海水中的氢全部被提取出来，燃烧产生的总热量将是地球上所有化石燃料释放热量的9000倍。现在让我们进入氢，了解它的背景和发展能量的方法。

在“宇宙大爆炸”的那一刻，氢出现了，并且在自然界中度过了漫长的默默无闻的岁月。16世纪末，瑞士有一位名叫巴拉泽斯的化学家，他不小心把废铁掉进硫酸，许多气泡像旋风一样升起。很遗憾，这个年轻人缺乏经验，没有进一步研究，错过了成功的机会。直到1766年，英国著名科学家卡文迪什才发现，这些气泡中的物质可以在空气中燃烧产生水，所以他模糊地称之为可燃空气。随着科学的发展和思维方式的转变，1787年，法国杰出的化学家拉瓦西终于将气体命名为氢气。

尽管每升氢气只有0.09g，但它是“可变的”：常温常压下是气态的，在超低温高压下可以变成液态。如果压力增加到几百个大气压，液态氢就可以变成固态氢。在所有的气体中，氢具有最好的导热系数，比大多数气体的导热系数高出10倍，是最好的传热载体之一。

除了热值最高的核燃料外，氢对人类的贡献毫不吝啬。氢气火焰的温度可高达2500℃。只要与空气有轻微的亲密接触（在3%-97%范围内），遇到火花就会燃烧起来。与其他燃料相比，氢燃烧是最清洁的。它除了产生水和少量的氮化氢外，不会产生一氧化碳、二氧化碳和粉尘等对环境有害的污染物。少量氮化氢经适当处理后不会污染环境。此外，氢循环具有良好的实用性。燃烧反应产生的水可以用来制氢。

氢的利用价值如此之大，人们不会对此视而不见。既然普通的水有它的影子，那就从水开始抽丝剥离吧。

很少有人能想到这样一个事实：氢和氧在水中“结合”得如此牢固，以至于分离它们需要付出很大的努力。例如，水必须加热到二三千摄氏度的高温，才能分解成氢和氧。不幸的是。如果采用这种方式收集氢气，不仅会消耗大量的能量，而且需要有相应的耐高温高压设备。为了避免这一技术难题，人类主要以天然气、煤炭和石油产品为原料生产氢气。然而，这些化石材料的使用仍然需要高温和多种催化剂，因此它不是一种有前途的制氢技术。

随着科学家们的不断研究，他们发现太阳也可以帮助-把催化剂“放在”水中——阳光照射，催化剂可以刺激发光的化学反应，将水转化为氢和氧。在这个过程中最困难的是找到可靠和稳定的催化剂。目前发现的二氧化钛和一些钌化合物是合适的光催化剂，但不能满足实际应用的需要。一旦有了更有效的催化剂，就有可能从水中“生火”产生氢气。那时，只要汽车、飞机的油箱里装满水，再加上光催化剂，在阳光下，水就会不断分解成氢气，成为发动机的能量。

以氢气为燃料，不仅清洁，低温起动容易，而且对发动机的腐蚀性小，可以延长发动机的使用寿命。由于氢气和空气混合均匀，一般汽车上使用的燃油系统可以完全消除，从而简化了现有汽车的结构。

当化学家在黑暗中摸索时，生物学家们却寻觅到了新思路。他们发现了很多产氢细菌，一种是化学异养细菌，另一种是光合自养细菌。据了解，产生氢气的异养细菌有30多种，它们能发酵糖、醇、有机酸等有机物质，吸收一部分化学能以满足生命活动的需要，同时把另一部分能量以氢气的形式释放出来。

光合自养细菌比化学异养细菌更具耐受性。它们不需要消耗有机营养素，可以像绿色植物一样吸收阳光，将简单的无机化合物合成有机化合物以满足自身需要，同时释放出氢气。阳光取之不尽，无机物无处不在，光合自养细菌制氢前景广阔。迄今为止，已发现约13种紫色硫细菌和紫色非硫细菌产氢。据报道，美国国家航空航天局将把一种光合细菌——红螺菌带到太空，并利用它释放氢气作为航天器的能源。除了细菌外，生物学家还发现，当绿藻在缺氧的情况下暴露在阳光下时，也会释放出氢气，甚至一些高等植物也是光合作用释放氢气的好材料。

因此，深思熟虑的研究人员提出了从植物中提取叶绿体并使其成为“产氢植物”的想法。第一台叶绿体制氢装置于1973年在美国推出。问题是天然叶绿体的寿命很短，因此有必要寻找延长其工作寿命的方法。

一些科学家还提出了培育“氢树”的想法。他们认为，如果植物的光合作用保持在水分分解的阶段，使氢气不与二氧化碳发生作用，而是直接与植物分离，那么每一棵“氢树”就可以美国矿场直接为我们提供纯净的氢气。

然而，这些充满幻想的“未来史”，只能丰富人们的精神世界。下面让我们用氢，做一些实际的工作吧。

在假日里，我们总是看到五颜六色的气球，大大小小，高高飘扬，翩翩起舞——这一切都要归功于氢。然而，人们发现，如果氢气泄漏和外部摩擦导致静电，它会燃爆并导致灼伤。为什么会灼伤？我们知道燃烧的前提是可燃气体达到一定浓度。如果装在气球里，氢气浓度会比较高，但燃烧时间不会很长，因为气球破裂后氢气会很快发散，很快就会全部燃烧起来，所以不会有永久性燃烧，大部分是瞬间高温燃烧。所以现在，更多的氦代替氢被用来填充气球。

不过，最让氢值得“骄傲”的是它很早就涉足航空领域了，那可是人类飞越地球的伟大梦想。

氢用作A-2火箭发动机的液体推进剂。1960年，液态氢首次被用作太空动力燃料。1970年，美国发射的阿波罗飞船使用的起飞火箭也使用了液态氢燃料。再加上我们的神舟系列飞船，氢已经成为火箭领域的一种常用燃料。

对于航天飞机来说，降低燃料重量和增加有效载荷更为重要。由于氢的能量密度很高，燃烧后每公斤氢的热量大约是汽油的三倍——这意味着燃料的重量可以减少三分之二，这无疑对航天飞机非常有利的。

储存氢有两种方法：物理和化学。有两种物理方法：一种是液氢法，它的能量密度最大。难点在于，将液氢容器温度控制在253℃以下是一项非常困难的保温技术；另一种是将其储存在金属容器内的高压（2000-3000kpa），即能量密度小、储氢能力小的高压圆筒法。

目前最热门的研究是金属“吸收”氢，反应生成金属氢化物，同时放出热量。之后，这些金属氢化物被加热，再次分解，释放出储存在其中的氢。这些“吸收”氢的金属被称为“储氢合金”。储氢合金都是固态的。当使用氢气时，储存在氢气中的氢气通过加热或减压释放出来。因此，它们都是简单理想的储氢方法，主要包括钛储氢合金、锆储氢合金、铁储氢合金和稀土储氢合金。科学家正在研制一种叫做“固态氢”的宇宙飞船。固体氢可作为航天器的结构材料和动力燃料。在飞行过程中，航天器的所有非重要部件都可以转化为能量“消耗”，使航天器在太空中飞行更长时间。