氢的一个重要特点就是高的含能特性。表1-8是一些常用的燃料与其燃烧值的数值表格，氢是一种热值很高的燃料，除核燃料外，氢的燃烧热值在所有的矿物燃料、生物燃料、化工燃料中名居榜首，燃烧1kg氢可放出120MJ（28.6Mcal）的热量，为汽油的2.6倍，酒精的4.0倍，焦炭的4.0倍。一般的可燃物质中，含氢越多，热值越高；各种混合物或化合物分子很复杂，尽管使用条件各个不同，所产生的平均热值都会降低。

表1-8 几种燃料的燃料值比较 （单位：kJ/kg）

利用氢气可以提高能源转化效率是其第二大特点，包括转化成机械能和电能，而且氢和电之间的相互转换很方便，这是其他物质难以相比拟的。将化学能变成电能的效率中，氢是最高的。石化原料燃烧发热通过内燃机转换成有效功的效率由卡诺循环理论可以计算，燃烧温度为2000℃时可达到70%，1000℃时为56%，100℃时则下降为11%。实际上内燃机由于多个环节会降低热效率，所以实际内燃机的热转换效率会更低一些。如果把机械功转变成电时效率会进一步下降。然而氢能可以通过燃料电池直接转变成电，如果把燃料电池的废热（约150℃）进一步利用（如家用或制氢），其效率可以达到83%。即便是通过燃烧氢气，与其他化石原料不同，因为温度可以高达2000℃以上，其热机效率也会高很多。氢气燃烧不仅热值高，而且火焰传播速度快，点火能量低（容易点着），所以氢能汽车比汽油汽车总的燃料利用效率可高20%。

氢的第三大特点是碳的零排放。与化石能源的利用相比，氢在燃烧或在燃料电池产生电能的反应后不会排放导致全球变暖的CO₂气体，而只有无污染的水，可以实现良性的循环。氢能源的无污染和地球上的巨大蕴藏量让人们对其充满了期望，被誉为化石燃料的最佳替代品之一。

图1-36 各种车辆综合能量效率以及综合CO₂排放量^[31]

图1-36是把汽油内燃机综合热效率以及CO₂的排放量为单位，比较各种燃料车的能量综合利用效率和综合CO₂排放量。虽然氢气制备的能耗比汽油要高，但是汽油内燃机的效率只有15%，而氢燃料电池的效率为47%，能量综合利用效率高，同时CO₂排放量少（CO₂的排放量是按照整体的电量计算出来的对应排放值）。与汽油、柴油、天然气、酒精为燃料的汽车以及复合电动车、电动汽车等相比，氢能源的燃料电池汽车的综合热效率最高，作为车辆动力，是替代石油的最佳燃料。(www.daowen.com)

氢气的第四大特点是可以作为一种高密度能源存储的载体，可以以多种形式存储，这是其他方式做不到的。氢气可以通过气相、液相和固相的形式存储，可以提供一种大规模高密度存储能量的途径。表1-9和表1-10分别是各种储能方式特点以及不同物质和电池储能性质的比较。电力通过电网可以在任何地方获得，具有容易传送、非常方便使用，但是不能存储、价格高。电可以通过电池作为短时间的能源储备，但是不能像石油一样作为能源资源长久储备。

表1-9 几种储能方式的特点比较

表1-10 几种不同物质以及不同电池的储能特性比较^[1，11]

水库蓄水是目前最大规模的储能方式，但是水库储能时间也有限，而且受天气影响大。像在新西兰、巴西、加拿大等国家，水力发电系统存储时间太短（新西兰为12周）而不能预防干旱，同时季节性的雪融水或雨季时的水都容纳不下，不能作为能源存储。把季节性提供了廉价过剩的水电，这时就可以用氢气存储水电，甚至将氢存储在废弃油田中。

氢能源是一种很好的能源载体和一种很好的储能方式，随着今后风、太阳能、废热等能源的利用开发，氢的能量存储特性可以获得重要应用。