2022年3月23日《氢能产业发展中长期规划（2021-2035 年）》发布，将创新摆在产业发展的核心位置，同样聚焦氢能制备、储存、输运、应用全链条关键核心技术，提升装备自主可控能力，促进产业链创新链深入融合发展。
产业发展，技术先行。关键核心技术攻关是实现我国氢能产业高质量发展的关键。
氢储能技术
氢能产业以制氢、储氢为发展前提。其中氢储能技术是通过电解水制氢，将电能转化为氢能储存起来的储能方式，包括电解水制氢、储氢两个环节，是目前众多氢气来源方案中碳排放最低的工艺。
利用可再生能源电解制氢是目前规模化制取绿氢的唯一方法。目前以可再生能源为主的能源转型已初具规模，但由于以风、光为主的可再生能源存在“间歇性”，会对电网造成冲击，在大规模利用时较难平衡波动的电力需求，因此，以稳定的氢气化学能形式储存，被认为是储能技术发展的重要方向。
电解水制氢具有工艺简单、无污染、氢气纯度高等优势，能够很好的与可再生能源结合，从而大幅度降低制氢成本。目前主要有三种方式，分别为碱性电解水制氢（AWE）、质子交换膜电解水制氢（PEM）和固体氧化物电解水制氢（SOE）。
碱性电解水技术：碱性电解水技术是以KOH、NaOH水溶液为电解质，采用石棉布等作为隔膜，在直流电的作用下，将水电解成氢气和氧气。其中，碱性电解槽是碱性水电解制氢的关键设备，由镀镍的铁电极或镍系金属电极、石棉或聚酯系材料等多孔质隔膜构成。
PEM水电解电解技术：用电流将水分解成气态氢和氧，核心是质子交换膜，质子导电率高，透气性低，在高电流密度（超过2A/cm2）、大功率输入（瓦到兆瓦）和高压下可以实现运行。
固体氧化物电解技术：高温水蒸汽进入固体氧化物电解槽后，在阴极处被分解为氢离子和氧离子，其中，氢离子得到电子生成氢气，氧离子则通过传导氧离子的固体氧化物电解质到达阳极，生成氧气。
在上述三种水电解方法中，碱性电解水制氢是目前规模最大、商业化程度最高、技术最为成熟的电解水制氢技术，在20世纪中期已实现工业化。然而其受限于电流密度低、动态响应差，导致其产氢速率低、与可再生能源适配性差；固体氧化物电解水制氢效率最高，但其所需高温条件和启动慢等劣势严重限制其应用场景；质子交换膜电解水制氢技术具有结构紧凑、恒定电解质浓度、波动能源适应性强、冷启动快等优点，在与可再生能源结合方面更具优势，因此是制氢的最佳结合方式，也是未来制氢技术的重要发展方向。
质子交换膜是氢燃料电池最为核心的原材料之一，其功能是为质子迁移和传输提供通道、分离气体反应物并阻隔电子和其他离子，其性能的优劣直接决定着电池的性能和使用寿命。
在质子交换膜的制备中，质子膜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、复合膜等。目前全氟质子交换膜是主流技术，产业化程度较高，其稳定性好、寿命长，应用范围广泛，主要应用在电解水制氢、燃料电池、储能电池等领域，是主流的质子膜技术。
目前，我国东岳氢能具有完整的全氟磺酸树脂产业链，是继戈尔、科慕两家外国企业之后国内市场占比最大的企业，已实现量产并批量供货，具有规模化供应能力，正投产150万平米质子交换膜生产线一期工程，是全球少数能够量产氢燃料电池汽车提供质子交换膜的企业之一。
2021年12月，由国家电投建设的国内首条全自主可控质子交换膜生产线正式投产，各个环节不依赖国外零部件和技术，实现了氢燃料电池关键零部件的国产化，打破了国内质子交换膜市场被国外厂家长期垄断的局面，产线可生产厚度从8微米到20微米的质子交换膜，质量均相当或优于国内外同类产品。实现了我国在质子交换膜高端产品领域拥有了自主生产能力，由此推动我国氢能产业国产化向前大步迈进。用氢环节上，燃料电池是氢能利用的主要途径。燃料电池本质是水电解的“逆”装置，直接将化学能转化为电能，具有无需燃烧、功率密度高等特点。
燃料电池的关键主要是电推模块，电堆由端板、绝缘板、集流板以及多个单电池组成。其中单电池包括七层结构，最中间一层为质子交换膜，然后两侧对称地依次为阴/阳极催化层、阴/阳极气体扩散层和阴/阳极双极板。质子交换膜主要作用是为电解质提供氢离子通道，隔离阴阳极反应气体，同时对催化剂层起支撑作用。双极板主要作用是隔绝燃料和空气、收集电流、传递热量，同时为反应气体提供通道。气体扩散层主要作用为支撑催化层，稳定电极结构 , 提供气、电、热量的通道。
根据电解质的不同可分为质子交换膜燃料电池 (PEMFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、磷酸燃料电池（PAFC）)等，其中质子交换膜燃料电池技术，因其具有功率密度高、体积小、启动速度快，低腐蚀性、反应温度适中等特点，被公认为最有希望成为航天、军事、电动汽车和区域性电站的首选电源，特别适合用做动力电源。
储氢技术以高压气态储氢为主
有机液体储氢为未来主要方向
高效利用氢气的关键在于氢气的储运。在储氢环节，技术主要有固态储氢、高压气态储氢、液态储氢和有机物液体储氢等。
目前，高压气态储氢技术因其成本低、充放气速度快，是最常用的储氢技术；低温液态储氢技术储氢体积密度高、储运量大，但在液化过程中能耗过大，且对容器绝热性、抗冻性等安全性能要求苛刻，目前主要应用于航空航天、军事等特殊领域；有机液态储氢利用有机液体氢化物对氢气进行可逆存储，储运可多次循环使用且安全高效，但其脱氢反应条件较为苛刻，且仍存在一些技术难题，尚未大规模使用；固态储氢具有体积储氢密度高、安全方便等优点，但仍处于技术攻关阶段。
尽管目前高压气态储氢技术较成熟、使用普遍，但存在较大安全隐患大和储氢密度低等问题不适合长期推广，相比之下，有机物液体储氢能够在常温下运输和加注，并且可以利用现有加油站设施，解决安全性和运输便利性两大重点，配合成熟的成品油供销体系极具应用前景，但目前仍有有较多的技术难题，若能打破有机液体储氢技术壁垒，氢能产业将加速发展。储运技术是制约氢能大规模发展的重要因素之一，氢气储运与储氢瓶息息相关。目前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）。
车载储氢系统的压力一般分为35Mpa和70Mpa两个等级。Ⅰ型和Ⅱ型气瓶容重比较大，但储氢密度较低，Ⅲ型气瓶和 IV气瓶多被用为燃料电池车用储氢容器。其中 IV 型气瓶具有质量轻、储氢密度高的优点，国际主流产品多数采用 70MPa 的 IV 型气瓶。受制于储氢容器的内胆加工成型工艺技术，国内企业以生产 35 MPa 的Ⅲ型瓶为主，但该型号储氢瓶由于储气量较低，部分成型受制于整车空间布置的限制，因此主要应用在城市公交、城市物流以及一定区域内短途重卡等领域。
我国储氢瓶产业起步较慢，核心组成部分碳纤维复合材料以进口为主，成本占储氢瓶生产成本近六成，因此研发更低的成本及更高的质量储氢密度与循环寿命的储氢瓶对燃料电池乘用车领域意义重大。
2021年5月8日，沈阳斯林达安科新技术有限公司成功获得国内第一张车用Ⅳ型储氢瓶特种设备制造许可证，中国车用储氢瓶从此进入Ⅳ型时代。凭借优异的抗氢脆腐蚀性、更轻的质量、更低的成本及更高的质量储氢密度与循环寿命，Ⅳ型瓶将成为氢燃料电池乘用车的首选储能装备。目前，Ⅳ型储氢瓶团体标准已经发布并正式实施，国内储氢瓶产业化落地将逐步加快。
作为重要的清洁能源，对氢燃料的合理利用是世界各国竞相研究的重要科技高地，特别是在交通领域，氢能开发已经成为重要的产业发展方向，得到了普遍应用。目前，氢燃料在我国已成功实现了在交通、电力、工业等领域的应用。
交通领域走在氢能应用的前沿，目前主要以氢燃料电池汽车为主，同时在铁路、海事、航天领域不断探索发展。
以氢燃料电池乘用车为例，当前全球多个国家积极布局氢燃料电池汽车产业链，2021年全球主要国家共销售氢能源汽车16,313台，同比增长68%，其中中国全年氢能源汽车销量为1,586台，同比增长35%。根据中国氢能联盟预测，到2050年氢能需求量有望达到6000万吨，在终端能源体系中占比为10%，预计产业链年产值将达12万亿元，其中交通运输领域用氢2458万吨，约占该领域用能19%。
在国家“双碳”目标下，氢燃料电池汽车正成为新的发展趋势，相关配套设施加氢站截至2020年12月31日，全国在建和已建加氢站共181座，已经建成124座，因其动力充足、加注时间短、续航里程长等优势逐渐延伸至重卡、应急救援车、平衡车、观光车等应用场景。
在铁路交通领域，氢能燃料电池能够有效替代内燃机车作为主要动力，减少电力供应过程碳排放现象，由于没有任何污染物的排放，也不用重新架设取电网，相较传统燃油和电力机车，氢燃料电池混合动力机车在相对密闭的地铁、隧道、矿山等环境下使用优势更加明显，应用和维护成本也更低。
在海事行业，船舶领域的脱碳氢能也起到了重要作用，燃料电池系统是绿色船舶动力装置的理想方案，可应用于内河、内湖和近海的公务船、客船、游船以及渡船，频繁进出港口的散货船和工作船，科考船和工程试验船，采用液氨/液氢燃料的远洋船舶。
近年来在氢能船舶上展开燃料电池应用测试，并取得了一些成果：2021年1月，大连海事大学燃料电池游艇“蠡湖”号通过试航；5月下旬，广东省内推出首艘氢能源船舶“仙湖1号”，并于佛山南海下水；11月，以高温甲醇燃料电池为动力电源的示范游船在佛山市南海区丹灶镇仙湖首航，我国燃料电池在船舶动力上的实船应用迈出关键一步。
在航空领域，氢能应用于航空被认为是航空业未来实现污染物零排放和可持续发展的关键。目前，氢能航空还处于技术突破阶段，主要解决氢燃烧、氢燃料加注和储存等一系列关键技术瓶颈，来自欧洲的空客公司计划在2035年前，将三架氢动力概念机投入运营。
氢能在电力中的应用可覆盖制氢、储运、用氢等全产业链。在制氢环节，通过电解水制氢能够实现大规模储能；在储运环节，氢气可用于季节性存储波动性可再生能源电力，提供风能和太阳能并网等可再生能源电力季节性储能需求，为能源系统提供长期的季节灵活性；在用氢环节，通过氢燃料电池冷热电三联供系统为家庭或楼宇提供灵活可靠的能源解决方案。
在工业领域，氢能应用广泛，当前主要应用于炼油、炼钢等。以钢铁行业为例，现生产钢铁大多以焦炭作为铁矿石还原剂，导致碳排放过多，无法进行深度脱碳。因此以氢能炼钢、用氢代替焦炭作为还原剂的新工艺，降低了炼钢过程绝大部分碳排放，如果实现可再生能源电解水制氢，在轧铸环节使用可再生能源发电，最后基本可以实现钢铁生产的近零排放。
在技术方面，燃料电池系统、电堆、空压机等已基本实现国产化，质子交换膜、气体扩散层等正在进行小批量验证，对于氢能应用技术的自主化，在氢燃料电池方面国家主要关注催化剂、膜电极、质子交换膜、双极板、扩散层、电堆，在系统方面关注空压机和氢循环系统。就目前来看，氢燃料电池六方面技术的国产化进展良好，已初步掌握氢能制备储运加注、燃料电池等关键技术。可以说，氢能行业已经在一定范围内形成了规模，但相较于国际先进水平，仍存在技术装备水平不高、部分关键核心零部件和基础材料依赖进口等问题，主要是在电堆等燃料电池核心技术和关键材料上。
在应用场景方面，燃料电池汽车是氢能领域的关键应用场景，在部分区域实现燃料电池汽车小规模示范应用，产业已进入商业化初期阶段，同时，积极在海事、铁路、航天航空、电力、工业等领域布局多元应用，并取得技术示范成果，氢能产业应用呈现积极发展态势。未来，碳中和碳达峰发展目标渐进将有序推进氢能多元化应用，探索形成商业化发展路径，不久的将来氢能应用场景或将实现大规模落地。