在众多的新能源中，氢能将会成为21世纪最理想的能源。这是因为，在燃烧相同重量的煤、汽油和氢气的情况下，氢气产生的能量最多，而且它燃烧的产物是水，没有灰渣和废气，不会污染环境；而煤和石油燃烧生成的是二氧化碳和二氧化硫，可分别产生温室效应和酸雨。煤和石油的储量是有限的，而氢主要存在于水中，燃烧后唯一的产物也是水，可源源不断地产生氢气，永远不会用完。
氢是一种无色的气体。燃烧一克氢能释放出142千焦耳的热量，是汽油发热量的3倍。氢的重量特别轻，它比汽油、天然气、煤油都轻多了，因而携带、运送方便，是航天、航空等高速飞行交通工具最合适的燃料。氢在氧气里能够燃烧，氢气火焰的温度可高达2500℃，因而人们常用氢气切割或者焊接钢铁材料。
在大自然中，氢的分布很广泛。水就是氢的大“仓库”，其中含有11％的氢。泥土里约有1.5％的氢，石油、煤炭、天然气、动植物体内等都含有氢。氢的主体是以化合物水的形式存在的，而地球表面约70％为水所覆盖，储水量很大，因此可以说，氢是“取之不尽、用之不竭”的能源。如果能用合适的方法从水中制取氢，那么氢也将是一种价格相当便宜的能源。
氢气在一定压力和温度下很容易变成液体，因而将它用铁罐车、公路拖车或者轮船运输都很方便。液态的氢既可用作汽车、飞机的燃料，也可用作火箭、导弹的燃料。美国飞往月球的“阿波罗”号宇宙飞船和我国发射人造卫星的长征运载火箭，都是用液态氢作燃料的。
另外，使用氢—氢燃料电池还可以把氢能直接转化成电能，使氢能的利用更为方便。目前，这种燃料电池已在宇宙飞船和潜水艇上得到使用，效果不错。当然，由于成本较高，一时还难以普遍使用。
现在世界上氢的年产量约为3600万吨，其中绝大部分是从石油、煤炭和天然气中制取的，这就得消耗本来就很紧缺的矿物燃料；另有4％的氢是用电解水的方法制取的，但消耗的电能太多，很不划算，因此，人们正在积极探索研究制氢新方法。
随着太阳能研究和利用的发展，人们已开始利用阳光分解水来制取氢气。在水中放入催化剂，在阳光照射下，催化剂便能激发光化学反应，把水分解成氢和氧。例如，二氧化钛和某些含钌的化合物，就是较适用的光水解催化剂。人们预计，一旦当更有效的催化剂问世时，水中取“火”——制氢就成为可能，到那时，人们只要在汽车、飞机等油箱中装满水，再加入光水解催化剂，那么，在阳光照射下，水便能不断地分解出氢，成为发动机的能源。
20世纪70年代，人们用半导体材料钛酸锶作光电极，金属铂作暗电极，将它们连在一起，然后放入水里，通过阳光的照射，就在铂电极上释放出氢气，而在钛酸锶电极上释放出氧气，这就是我们通常所说的光电解水制取氢气法。
科学家们还发现，一些微生物也能在阳光作用下制取氢。人们利用在光合作用下可以释放氢的微生物，通过氢化酶诱发电子，把水里的氢离子结合起来，生成氢气。前苏联的科学家们已在湖沼里发现了这样的微生物，他们把这种微生物放在适合它生存的特殊器皿里，然后将微生物产生出来的氢气收集在氢气瓶里。这种微生物含有大量的蛋白质，除了能放出氢气外，还可以用于制药和生产维生素，以及用它作牧畜和家禽的饲料。现在，人们正在设法培养能高效产氢的这类微生物，以适应开发利用新能源的需要。
引人注意的是，许多原始的低等生物在新陈代谢的过程中也可放出氢气。例如，许多细菌可在一定条件下放出氢。日本已找到一种叫做“红鞭毛杆菌”的细菌，就是个制氢的能手。在玻璃器皿内，以淀粉作原料，掺入一些其他营养素制成的培养液就可培养出这种细菌，这时，在玻璃器皿内便会产生出氢气。这种细菌制氢的效能颇高，每消耗五毫升的淀粉营养液，就可产生出25毫升的氢气。
美国宇航部门准备把一种光合细菌——红螺菌带到太空中去，用它放出的氢气作为能源供航天器使用。这种细菌的生长与繁殖很快，而且培养方法简单易行，既可在农副产品废水废渣中培养，也可以在乳制品加工厂的垃圾中培育。
对于制取氢气，有人提出了一个大胆的设想：将来建造一些为电解水制取氢气的专用核电站。譬如，建造一些人工海岛，把核电站建在这些海岛上，电解用水和冷却用水均取自海水。由于海岛远离居民区，所以既安全，又经济。制取的氢和氧，用铺设在水下的通气管道输入陆地，以便供人们随时使用。
磁流体发电
上世纪50年代末期，人们发现如果将高温、高速流动的气体通过一个很强的磁场时，就能产生电流。后来，在此基础上就发展成为一种发电新技术，这就是引人注目的“磁流体发电”。
美国是世界上研究磁流体发电最早的国家，1959年，美国就研制成功了11.5千瓦的磁流体发电试验装置。20世纪60年代中期以后，美国将它应用在军事上，建成了作为激光武器脉冲电源和风洞试验电源用的磁流体发电装置。
日本和前苏联都把磁流体发电列入国家重点能源攻关项目，并取得了引人注目的成果。前苏联已将磁流体发电用在地震预报和地质勘探等方面。1986年，前苏联开始兴建世界上第一座50万千瓦的磁流体和蒸汽联合电站，这座电站使用的燃料是天然气，它既可供电，又能供热，与一般的火力发电站相比，它可节省燃料20％。
磁流体发电为高效率利用煤炭资源提供了一条新途径，所以世界各国都在积极研究燃煤磁流体发电。目前，世界上有17个国家在研究磁流体发电，而其中有13个国家研究的是燃煤磁流体发电，包括中国、印度、美国、波兰、法国、澳大利亚、俄罗斯等。
磁流体发电从开始研究到现在已有几十年的历史，目前，短时间磁流体发电装置已得到应用，而燃烧天然气的长时间磁流体发电站和燃煤磁流体发电都已投入运行，从而使磁流体发电的研究进入到大规模工业试验阶段。
随着科学技术的迅速发展，磁流体发电这项新技术必将获得进一步提高，为合理而有效地利用化学燃料创出一条新路。
人类制造的能源
1988年初，北京煤炭利用研究所研制的易燃煤饼已跨洋过海，远销美国等一些国家。这种煤饼用一根火柴即可点燃，而且无烟、无味、燃烧时间长、热量大，因而受到用户欢迎。易燃煤饼实际上是一种用化学合成方法生产的人造能源，这种人造能源是继初级能源、二次能源之后出现的第三能源。
近年来，由于煤、石油等常规能源的供应日趋紧张，因而使人造能源得到了迅速的发展，现在，它已成为能源大家庭中的一位重要成员。
有一种叫做“六甲四固体燃料”的东西，就是用化学合成方法制成的一种人造能源。它的主要原料是六甲基四胺和液氢，所以简称“六甲四固体燃料”。这种燃料一般压成块状使用，它在燃烧时所产生的热值比一般煤炭几乎高出一倍，火焰温度可达730℃，而且燃烧后也不留灰渣，可说是一种既清洁而又效能高的燃料；当然，它最令人感兴趣的还是耗用量小。例如，一个三口人的小家庭，每天三顿饭只需用200克的六甲四固体燃料。一个月所用的燃料，只有几包盒装饼干那样大，搬运、使用非常方便。
工业下脚料锯末、砻糠、酒潭和农作物收获后剩下的秸秆、稻草等，都是生产人造能源的好原料。通常，将它们炭化（烧成炭状）或粉碎后，加入少量的六甲基四胺，就可制成块状、球状或蜂窝状的秸秆固体燃烧物。它燃烧时放出的热量与煤相当，但它使用方便，用火柴即可点燃，而且燃烧时无烟、无味，燃烧后留下的残渣也很少。
我国西北农业大学研制成一种将作物的秸秆加工成固体燃料的成型机。
这种机器能把麦草、玉米秆等加工成蜂窝煤状、球状、棒状等各种固体燃料，可大大提高燃料的热效率，比一般木材耐烧。一些专家认为，这种作物秸秆固化成型机能改变农村生活用能方式，有着广阔的发展前景和重要的推广价值。由这种机器加工的固体燃料，实际上是一种生产方法较简单的人造能源。
六甲四固体燃料和秸秆固体燃料，是崭露头角的两种新型燃料，在不远的将来，它们将会成为广泛使用的一种现代化燃料，点燃这两种固体燃料，需要使用专门制造的固体燃料灶具。这种灶具容易点燃和熄火，而且起火快，火力旺，火焰能随时调大调小，还不产生烟和气味；在火力大小、使用方便和清洁卫生方面，它可以和现代的电灶、微波灶、红外灶媲美。这种固体燃料灶具，制造方便，成本较低，仅为石油液化气灶成本的十分之一。它的体积较小，容易搬运，也是野炊用的理想灶具。
制造固体燃料用的六亚甲基四胺，一般中小型化工厂都可生产，原料来源也比较丰富，它是采用甲醇、水、空气和氨合成的。有些生产合成氨的化肥厂，将设备改造一下，就可生产甲醇和氨，再增加些简单设备，就能生产六亚甲基四胺和固体燃料了。由此可以看出，将来氮肥厂兼营固体燃料或者转产固体燃料，应当是一条前途光明的捷径。
现在，人们的生活越来越丰富多彩，然而每天消耗在演奏“锅、碗、瓢、盆交响曲”的时间却有点过长了。有了这些使用简便、清洁卫生的人造能源，就能将人们从繁重的家务劳动中解放出来，特别是生活在广大农村的人们，都盼望着这一天早日到来。
§§§第4节开发新材料
高分子材料
人工合成有机高分子材料的成功，是材料发展史上的一次重大突破。多少世纪以来，人们使用的各种材料，如石器、陶瓷和金属等，都是直接取自大自然的天然物质，或者把一些天然物质进行冶炼、焙烧、加工后制成的。
随着生产领域不断扩大，它们的品种和性能都受到很大限制。随着人类物质、文化生活需求不断增加，自然界的“恩赐”已经供不应求了。于是，各种人工合成高分子材料应运而生，把人类物质文明的发展又向前推进了一大步。
人工合成高分子材料弥补了大自然的不足，以崭新的姿态出现在各个工业部门，同时又迅速地打入民用市场，和人们日常生活产生了密切的联系，今天已是“天下无人不识君”了。人工合成有机高分子材料的品种很多，主要包括一般说的“三大材料”，即合成纤维、合成橡胶和合成塑料，此外还包括合成油漆、涂料、胶粘剂和一部分液晶。
一般的无机化合物和有机化合物，其分子只包含几个或几十个原子，最多也不超过两三百个原子，而高分子化合物却不同，每一个分子所含的原子数可达几千或几万，甚至几百万、几千万个，也就是说它们的分子量特别大，所以叫做高分子。
高分子化合物是通过化学方法以天然气或石油为原料，经过一系列反应得到的。下面分别谈谈合成纤维、橡胶和塑料三大材料。
合成纤维
合成纤维是以煤、石油、天然气、水、空气、食盐、石灰石等为原料，经化学处理制成的人工纤维。20世纪70年代合成纤维的年产量已占世界纤维总产量的一半。合成纤维的主要品种有：绵纶（聚酰胺）、腈纶（聚丙烯腈）、涤纶（聚酯）、维纶（聚乙烯醇）、丙纶（聚丙烯）和氯纶（聚氯乙烯）等六种，其中前三种产量最大，占整个合成纤维产量的90％。它们都具有强度高、耐磨、比重小、弹性大、防蛀、防霉等优点。除做衣服以外，在工业或其他方面也很有用处。它们共同的缺点是吸湿性和耐热性较差，染色比较困难。
绵纶是最早出现的合成纤维，尼龙66和尼龙6先后于1939年和1943年开始工业化生产。特点是比重大、强度高，具有突出的耐磨性，大多用于制造丝袜、衬衣、渔网、缆绳、降落伞、宇航服、轮胎帘布等。
腈纶又称人造羊毛，比重低于羊毛，强度是羊毛的三倍，手感柔软蓬松，耐洗耐晒，可以纯纺或同羊毛混纺，制作衣料、毛毯和工业毛毯。腈纶毛线是市场上最畅销的产品之一。近年来，复合材料需用的碳纤维数量日增，常常采用腈纶纤维作为原丝。
涤纶俗称“的确良”，它兼有绵纶和腈纶的特点，强度高、耐磨，混纺后的棉涤纶和毛涤纶为最常用的衣着用料。在工业上，涤纶还可制作轮胎帘布、固定带及运输带等。涤纶纤维出世较晚，但20世纪70年代已超过绵纶而居合成纤维首位。涤纶还可作医用手术缝合材料等等。
以上各种合成纤维产量大、用途广泛，和人们日常生活关系密切，已为大家所熟悉，被称为通用合成纤维。在制造服装方面，合成纤维除了可制成各种织物和针织品外，还可充当棉絮，具有重量轻、弹性好、不板结、不变形的特点，制成的被褥、坐垫、睡袋、沙发和防寒服等可以整洗，并且不怕霉菌和虫蛀，因此在20世纪80年代合成棉絮的用量已和天然棉絮平分秋色了。
合成纤维棉絮的进一步发展是人造羽绒。取自禽类身上的天然羽毛，由羽片、绒羽和纤羽三部分组成。人们采用粘合法和静电植毛法完全可以仿造出羽毛上的羽轴、羽枝和小羽枝，人造羽绒呈立体结构，富有弹性，膨松保暖。最近，人们对臃肿的天然羽绒和人造羽绒服的热情开始减退，这主要是出现了一种薄型合成絮片的缘故。
在1983年以后的奥林匹克冬季滑雪运动会上，一些运动员身穿紧身型滑雪装，人体的曲线美充分显露，腾飞的动作更加潇洒利落，滑跑的速度加快，这要归功于薄型合成纤维絮片。原来这类絮片是由超细纤维或发泡纤维制成的，增加了静止空气的储量，减少了热量的对流和传导，只需原羽绒服的一半厚度就足以保暖了。在宇航服的启发下，一些合成纤维絮片还采用了表面金属蒸发沉积镀层，形成防湿保暖效果极好的辐射屏蔽层。由此可见，通用合成纤维也面临着革命。
在尖端工业中起作用的是特种合成纤维，它们的产量不大，品种却不下数十种，它们具有特殊的物理、机械性能，是天然纤维和通用合成纤维无法达到的。
与“塑料王”氟塑料源出一家的氟纶（聚四氟乙烯），在各种酸碱介质中耐腐蚀性最好，还可耐250℃左右的高温，并保持良好的绝缘性，在原子能、航空和化学工业中发挥着重要的作用。
