氢元素是周期表中的首位元素，拥有简单的原子结构，只包含一个质子和外围环绕的电子。存在三种同位素：普通的氕，重氢氘和超重氢氚。特别地，氘和氚在核聚变反应中可以释放出巨大的能量。
关于物理化学性质方面，氢在常温常压下是一种无色、无味、无臭的双原子气体（H₂）。它的密度极小，仅为0.0899g/L，是已知宇宙中最轻的物质。氢的燃点较高，达到500℃，与氧气混合时的极限范围较宽，介于4%至75%之间。燃烧后，氢的产物只有水，是一种清洁的能源。
在宇宙的总质量中，氢的比例高达75%，是恒星进行核聚变反应的主要燃料，尤其在太阳大气中，氢的占比达到了81.7%。
至于地球上的氢的存在形式，虽然在地壳中氢的原子占比高达15.4%，但从重量角度看只占据1%。氢主要以结合态存在于水和各种有机物中。游离态的氢在大气中极为稀少，大约只有0.5ppm，主要存在于火山气和天然气中。
氢的价值和应用领域广泛。在能源领域，氢的燃烧热值高达142,351kJ/kg，是汽油的三倍，且燃烧过程中无污染。氢燃料电池能将化学能直接转化为电能，其转化效率可达50-60%，并已成功应用于航天器和新能源汽车。氘和氚的聚变反应能量是传统核裂变反应的4倍，1克氘蕴含的能量相当于8吨石油。在工业化工领域，氢气被用于合成氨、炼油精制和金属冶炼等。在航天和尖端科技方面，液氢被用作火箭推进剂，并用于超导材料的冷却等。
获取氢的技术包括传统制氢方法和绿色制氢技术。传统方法如化石燃料重整和煤气化等虽然有一定碳排放，但成本较低。绿色制氢技术如电解水、生物质制氢等则更加环保。前沿探索领域如光解水制氢和核能制氢等正在取得技术突破。
氢的储运仍存在瓶颈，如高压气态储氢、液态储氢等成本较高，新型金属氢化物等正在研发中。技术突破方向包括低成本催化剂和氢能管网建设等。
国际能源署预测，到2050年，氢能将满足全球18%的能源需求，减少60亿吨的CO₂排放，市场规模有望超过2.5万亿美元。作为宇宙的起源元素和未来能源体系的核心，氢正逐渐从工业原料向清洁能源转变。随着技术的不断进步，如绿氢制备技术和固态储运技术等领域的突破，氢能社会的实现将加速成为现实。如需更多技术细节，建议查阅相关文献资料。
