Shanxian Chemical

论氢之制取
夫氢者，化学元素之重要者也。其制取之法，关乎诸事，不可不察。今详论其法。

水煤气变换法
首者，水煤气变换之法也。以水蒸汽与含碳之质，如煤、焦炭等，于高温下反应。先使碳与水蒸汽起反应，生成一氧化碳与氢，其反应式为：$C + H_{2}O \stackrel{高温}{=\!=\!=} CO + H_{2}$。继而，一氧化碳再与水蒸汽进一步反应，得二氧化碳与更多之氢，反应如下：$CO + H_{2}O \stackrel{催化剂}{=\!=\!=} CO_{2} + H_{2}$。此过程中，高温与催化剂为要。高温可促反应速行，而催化剂能降反应之活化能，使反应更易发生。

水电解法
次为水电解法。以直流电通于水，水中置电极。于阳极处，氢氧根离子失电子，生成氧气与水，其半反应式为：$4OH^- - 4e^- = O_{2}↑ + 2H_{2}O$；于阴极处，氢离子得电子，生成氢气，半反应式为：$2H^+ + 2e^- = H_{2}↑$。总反应则为：$2H_{2}O \stackrel{通电}{=\!=\!=} 2H_{2}↑ + O_{2}↑$。此方法制得之氢，纯度颇高。然其耗电巨，成本亦高，故多用于对氢纯度要求严苛之处。

甲醇重整法
再者，甲醇重整之法。甲醇与水蒸汽于催化剂作用下，经重整反应得氢。反应式如下：$CH_{3}OH + H_{2}O \stackrel{催化剂}{=\!=\!=} CO_{2} + 3H_{2}$。甲醇来源较广，且此反应条件相对温和，设备亦非极复杂。所得之氢，可用于多种燃料电池系统，于能源领域应用渐广。

生物制氢法
另有生物制氢之法。利用微生物，如某些细菌、藻类等，于特定条件下分解有机物或水而产氢。部分光合细菌，可在光照下，以有机物为底物，经光合作用相关机制产氢；而某些厌氧细菌，可在无氧环境中，分解糖类等物质生成氢。此方法具绿色、环保之特点，然受制于微生物生长条件之严苛，产氢效率尚待提升。

综上，氢之制取诸法各有利弊。水煤气变换法原料易得，然产物分离稍繁；水电解法氢纯而能耗高；甲醇重整法条件温和但甲醇亦需制备；生物制氢法环保而效率待进。用者当据所需，权衡利弊，择适法而用之。