制氫工藝是實現氫能源應用的基礎，根據原料和方法的不同，主要可以分為以下幾類：

 主要制氫方式及分類

 化石燃料制氫（灰氫/藍氫）

 煤制氫：通過煤氣化反應生成含有氫氣的混合氣體，然后經過水煤氣變換反應和提純步驟獲得純凈氫氣。此過程雖然碳排放量大，但由于技術成熟，在我國中小型合成氨廠中被廣泛采用。

 天然氣制氫：以甲烷為主要原料，通過蒸汽重整反應（通常在700–900℃溫度下進行）生成氫氣和一氧化碳，并進一步通過變換反應提高氫氣產量。全球約95%的灰氫生產采用這種方法，盡管其碳排放顯著但成本相對較低。

 藍氫升級：在傳統化石燃料制氫的基礎上結合碳捕獲與封存（CCS）技術，減少二氧化碳的排放，從而實現較低的碳足跡。這是向更清潔氫能過渡階段的重要技術。

 電解水制氫（綠氫）

 利用太陽能、風能等可再生能源發電來分解水分子生成氫氣和氧氣，化學方程式為：\[2H_2O(l) \rightarrow 2H_2(g) + O_2(g)\]。該方法實現了零碳排放，不過當前由于依賴可再生能源的成本和規模問題，綠氫的生產成本仍然較高。

 其他方式

 生物質制氫：通過生物質氣化或利用微生物分解有機物質產生氫氣。雖然原料具有可再生性，但目前技術尚未完全成熟。

 太陽能直接制氫：包括光催化和熱化學循環兩種途徑直接從水中制氫，這些方法仍處于實驗研究階段。

 技術發展趨勢

隨著對低碳環保要求的提高，綠氫被視為未來的發展核心方向。同時，技術創新也在不斷推進，例如中國科學院開發的超長壽命高效制氫技術，提高了電解水效率并延長了設備使用壽命。

 應用與經濟性

氫能在工業領域如煉鋼、合成氨等方面的應用正在逐步替代傳統的高碳生產工藝；在交通領域，氫燃料電池汽車逐漸普及，使用氫氣作為車用燃料的成本大約比汽油低50%，并且氫氣泄漏后迅速擴散，燃燒產物僅為水，顯示出優于傳統燃料的安全特性。