制氢工艺是实现氢能源应用的基础，根据原料和方法的不同，主要可以分为以下几类：

 主要制氢方式及分类

 化石燃料制氢（灰氢/蓝氢）

 煤制氢：通过煤气化反应生成含有氢气的混合气体，然后经过水煤气变换反应和提纯步骤获得纯净氢气。此过程虽然碳排放量大，但由于技术成熟，在我国中小型合成氨厂中被广泛采用。

 天然气制氢：以甲烷为主要原料，通过蒸汽重整反应（通常在700–900℃温度下进行）生成氢气和一氧化碳，并进一步通过变换反应提高氢气产量。全球约95%的灰氢生产采用这种方法，尽管其碳排放显著但成本相对较低。

 蓝氢升级：在传统化石燃料制氢的基础上结合碳捕获与封存（CCS）技术，减少二氧化碳的排放，从而实现较低的碳足迹。这是向更清洁氢能过渡阶段的重要技术。

 电解水制氢（绿氢）

 利用太阳能、风能等可再生能源发电来分解水分子生成氢气和氧气，化学方程式为：\[2H_2O(l) \rightarrow 2H_2(g) + O_2(g)\]。该方法实现了零碳排放，不过当前由于依赖可再生能源的成本和规模问题，绿氢的生产成本仍然较高。

 其他方式

 生物质制氢：通过生物质气化或利用微生物分解有机物质产生氢气。虽然原料具有可再生性，但目前技术尚未完全成熟。

 太阳能直接制氢：包括光催化和热化学循环两种途径直接从水中制氢，这些方法仍处于实验研究阶段。

 技术发展趋势

随着对低碳环保要求的提高，绿氢被视为未来的发展核心方向。同时，技术创新也在不断推进，例如中国科学院开发的超长寿命高效制氢技术，提高了电解水效率并延长了设备使用寿命。

 应用与经济性

氢能在工业领域如炼钢、合成氨等方面的应用正在逐步替代传统的高碳生产工艺；在交通领域，氢燃料电池汽车逐渐普及，使用氢气作为车用燃料的成本大约比汽油低50%，并且氢气泄漏后迅速扩散，燃烧产物仅为水，显示出优于传统燃料的安全特性。