纵观能源发展历史，我们会看到一个有趣的现象：人类所用燃料中氢和碳的比值逐年升高。历史上，能源结构发生过两次重大更替：第一次发生在19世纪后期，煤炭替代了薪柴；第二次是20世纪70年代，石油取代了煤炭成为主要能源。与能源更替相关的还有两个重大事件：一是天然气消费量呈直线增长，成为重要能源；二是在20世纪70年代核能跻身于主要能源之列。
从能源结构的更迭可以发现人类社会发展需要的支柱能源是按照含碳量越来越低、含氢量越来越高的趋势演变的，先是薪柴（含碳量最高），然后是煤炭（含碳量较高，含氢量增加），现在主要是石油（含碳量较低，含氢量更高），同时还有天然气（含碳量较低，含氢量很高），最终将是氢气（不含碳）。因此可以预见，未来能源发展趋势是碳的成分逐渐减少直到为零，而氢的成分逐渐增加直到最大。
在过去100多年世界能源供应体系中，碳的总吨数相对于能源供应总量整体下降了35％，这种下降的趋势仍在继续，也就是说人类选择能源的过程是一个排碳（碳元素相对减少）的过程。
由于碳和氢的原子质量为12和1，所以随氢气含量的增加，能源体系的质量密度也在减轻。另外，我们还发现一个有趣的现象：人类使用的能源燃料，从固态的薪柴、煤炭到液态的石油，再到气态的天然气、氢气，能源燃料的替代按照“固体一液体一气体”的方向进行。
从长远的观点来看，太阳能和氢核聚变将是人类最终的能源，氢的同位素氘和氚正是其主要原料；由于制取成本较高，目前氢气仅作为航天器的燃料，未来也将为普通交通工具提供能源。所以，人类能源发展的总趋势是逐步排碳，最终进入无碳的能源时代，氢能将成为人类永恒的能源。这种能源发展趋势与当前全球范围内控制室气体排放、发展低碳经济的要求是完全吻合的。