氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的能源，是21世纪最具发展潜力的清洁能源，开发氢能已引起各国的高度重视，并纷纷投入巨资进行氢能相关技术的研发，这包括上游制氢技术、中游储氢技术和下游用氢技术三个主要环节。其中，上游制氢是目前相对较为成熟的一环，也是发展“氢经济”的基石。

大规模制氢工艺主要有天然气蒸汽转化、天然气部分氧化制氢、煤制氢、甲醇制氢、电解水制氢等。从制氢技术的发展来看，制氢规模呈现多元化格局，但天然气制氢仍将占据重要地位。

天然气蒸汽重整制氢在以天然气为原料的制氢方法中占据主导地位。它是最成熟、最广泛的制氢工艺，但该工艺存在能耗高、投资高、CO2排放量大等问题。因此，它的发展以工艺改进以及高效催化剂的开发实现节能降耗为目标，同时开发新工艺（化学链甲烷重整制氢、吸附强化蒸汽重整制氢、耦合膜分离蒸汽重整制氢等）以及相应配套的新型催化剂，降低制氢成本，满足市场对于廉价氢源的需求。

实现资源高效利用是化学工程和工业催化技术创新的重大方向。催化材料创新是基础，反应器结构创新是核心。对于复杂催化反应体系，固定床或移动床通常采用串/并联方式来控制不同的反应路径以满足各自反应的热力学或动力学差异。但由于气固流态化系统流动结构极其复杂，单器流化床最显著特征是床内各处的温度和催化剂密度处于均匀状态，从而难以分区优化复杂气固催化反应的转化率与选择性。因此，流化床反应器调控复杂气固催化反应技术是国际化工领域中具有挑战性的重大课题。

经过20年持续创新，基于烃类串/并联反应中的反应与扩散、热力学和动力学差异规律的认识，建立了烃类催化反应协同模式，提出了流化床分区调控反应模式的设计理念，实现了复杂催化反应路径定向控制，改变了烃类转化过分强化转化率而牺牲选择性的惯性思维。

发明了具有多流型的单器变径流化床，创新设计了气固混合流体分配器，解决了气固流体合理分配和平稳流动等关键问题，避免了气固流动出现危险的“噎塞”现象。开发了多项配套的工程技术和专有设备，保证了由多反应区构成的变径流化床可以长期平稳运行。

催化氢化反应指在催化剂的作用下氢与其它化合物反应生成新分子的反应，加氢反应一般属还原的范畴。加氢过程可分为两大类，一类是有机化合物、CO、CO2直接加氢，例如CO或CO2加氢合成甲醇、苯加氢制备环己烯等; 第二类是氢与有机化合物反应的同时，伴随着化学键的断裂，这类加氢反应也称氢解反应，如烷烃加氢裂化，甲苯加氢脱烷基制苯，硝基苯加氢还原制苯胺、煤化工中用于煤加氢液化制取液体燃料等。

水是丰富、无毒无害的资源，每个水分子含有两个氢。水中的氢可作为氢源进行加氢反应。热化学催化、光催化、电催化均可用于这类反应。对于热化学催化反应，水可以参加水解反应、水合反应、水作为氢源的反应。然而，对于水作为氢源的加氢反应，往往需要还原剂，首先使氢离子还原成活拨或氢分子，然后参与加氢反应。如催化裂化过程中，高温水蒸汽与焦炭或含碳化合物反应生成氢气和CO、CO2，氢气可参与加氢反应等。由于水非常稳定，利用水中的氢作为氢源进行加氢反应一般受热力学限制，因此需要外加能量。