随着碳中和的概念在世界范围内得到广泛的认同，氢气和氢能这类词汇越来越多地呈现在人们面前。生活在21世纪的普通人，对氢气的印象多半只有氢气球，对氢气的来历和来源知之甚少。那么氢气到底是从哪里来的呢？
人类日常活动的空间范围内几乎没有氢气的存在，但人类了解氢气的时间并不太晚，18世纪末法国科学家拉瓦锡（Antoine－LaurentdeLavoisier）编制的第一张化学元素表中就已经有了氢的位置。在此之前的漫长时光中，西方学者曾经一直认为世界由地、水、火、风四元素构成，东方文化则有金、木、水、火、土的五行学说，人们普遍认同水是构成世界的基本元素。拉瓦锡在英国科学家卡文迪什（HenryCavendish）工作的基础上得出氢是一种元素、水是氢与氧形成的化合物的结论，同时也终结了自古流传的水是独立元素的认识。
如果有人觉得这就是氢气的来历，那就太过于低估了氢这种元素。事实上氢的踪迹遍布宇宙，是构成宇宙的基本元素，而且直到现今氢元素仍占整个宇宙质量的四分之三。按现代科学的观点，宇宙形成之初只有氢元素，其他一切元素都是从氢开始一步一步演化而来的，氢的诞生比满天繁星的形成还要早得多。在浩瀚的宇宙当中，星系之间的空旷之处常常会被聚集成云的氢所占据，我们可以用射电望远镜捕捉到这些氢云的壮观图像，有科学家推测，这些氢云在适当条件下会演化成为新生的星系。
也许大家会产生一个疑问，宇宙中有这么多的氢，为什么地球表面几乎找不到氢气呢？这是因为氢气分子太小了，地球对氢分子的引力不足，氢气分子一旦在地表附近产生，就会很快逸散到高空，最终逃离地球的束缚。20世纪50年代地冕的发现证明了氢逃离地球的过程。
虽然地壳附近几乎找不到氢气田，但地球氢资源并不稀缺，氢元素可以与多种元素构成化合物，有了较重元素的帮忙，氢元素被牢牢束缚在化合物中，就不再有逃离地球的机会了。氢化合物中最常见的就是水，地球表面近四分之三的面积被水覆盖，而水的质量的九分之一是由氢元素提供的，可见地球氢资源的丰富。在各类有机物中也富含氢元素，煤炭、石油、天然气、各种动植物包括人类本身，组成成分中都包含大量的氢，氢与碳、氧、氮、硫等元素构建了丰富多彩的碳基生命体系。
以可持续的方式（原料来源丰富、无温室气体排放）大规模制氢，是实现氢能广泛利用的前提。由于自然界极少有氢气存在，人们要得到氢只能通过分解含有氢元素的化合物来实现，人们最初发现的氢气正是用金属还原酸中的氢元素得到的。后来，随着研究的深入，人们又发现了更多的制取氢气的方法，主要包括煤制氢、天然气制氢、电解水、工业副产氢等方式，而用酸与金属反应制取氢气的方法虽然简单高效，但成本太高，并不适合工业化生产，仅在实验室中制取氢气时才小量应用。
煤气化制氢是工业大规模制氢的首选方式之一。虽然传统煤气化制氢工艺成熟，但其投资成本大、需用纯氧、气体分离成本高、产氢效率偏低、二氧化碳排放量大。降低煤气化制氢工艺二氧化碳排放的关键在于提高过程热效率、避免复杂的气体分离过程。
天然气制氢工艺的原理就是先对天然气进行预处理，然后在转化炉中将甲烷和水蒸气转化为一氧化碳和氢气等，余热回收后，在变换塔中将一氧化碳变换成二氧化碳和氢气的过程，这一工艺是在天然气蒸汽转化技术的基础上实现的。
工业副产氢主要是从氯碱尾气、焦炉煤气、合成氨尾气、炼油尾气中提纯制氢，最常用的是变压吸附技术（PSA）进行提纯。中国拥有大量的工业副产氢，回收利用工业副产氢，可提高资源综合利用效率和经济效益，降低大气污染改善环境。
太阳能制氢是指在催化剂或微生物作用下，利用太阳光分解水制取氢气，是未来绿色制氢的战略方向之一，主要包括太阳光催化分解水、太阳光电催化分解水，以及太阳能微生物分解水制氢，技术处于研发阶段。
电解水制氢是目前应用较广且比较成熟的制氢方法之一。以水为原料制氢的过程是氢气与氧气反应生成水的逆过程，因此只要提供一定能量，则可使水分解，所得氢气纯度非常高。提供电能使水分解制得氢气的效率一般可达到75％～85％，其工艺过程简单、无污染，但消耗电量大，因此其应用受到一定的限制。
人们按照生产氢气过程中的碳排放量，将氢气分为“灰氢”“蓝氢”和“绿氢”三类。其中灰氢是指来自化石燃料制成的氢气，如煤气化技术制氢，此类技术成熟，成本较低，但是会有很高的碳排放量；蓝氢是指将二氧化碳和清洁高效利用技术相结合而制出来的氢气；绿氢是指利用风能、太阳能等可再生能源制氢，认为没有碳排放或碳排放很少；煤气化制氢加上CCUS（碳捕集、利用与封存），属于灰氢和绿氢中间过渡的一类氢气。
日本高度重视氢能产业，因受到资源限制而推出多项氢能政策，支持电解水业务发展，电解水占比高达63％，主要目的是实现“氢能社会”。美国也非常重视电解水技术，重点发展蒸汽重整制氢与电解制氢技术，并通过研发新技术来进一步降低电解水制氢成本。
在化石能源短缺、增收碳税、环境污染等因素共同作用下，可再生能源制氢的成本劣势逐渐被拉平，特别是随着核能和太阳能利用技术的不断发展，在电力更丰富的时代，电解水制氢将占据优势地位。长期来看，灰氢不可取，蓝氢可以用，绿氢是今后的发展方向，规模化可再生能源绿氢将会代替化石能源灰氢。
化石能源储备有限，持续的能源消费需求迫使人类寻找新的能源。国际氢能界认为，解决21世纪初人类面临气候变化和能源短缺问题的最优方案是氢能，它将为人类提供足够的清洁能源。