随着化石燃料的日渐枯竭和温室效应日渐显现,氢能作为一种清洁、高效的能源,受到越来越多的重视。生物质直接电解制氢技术是通过使用杂多酸作为催化剂和电荷载体,能够将几乎所有的生物质原料直接电解得到氢气,具有效率高、能耗低的优点,具有极大的应用价值。本文以生物质直接电解制氢技术为研究对象,定制并组装不同有效反应面积的制氢单元模块,搭建生物质直接电解制氢实验平台,对生物质直接电解制氢技术进行实验研究及综合评价。首先以葡萄糖为原料,研究了反应时长、生物质原料浓度、加热-电解制氢循环次数等因素对系统制氢性能的影响。研究结果表明,随着反应时长增加,生物质的有机物转化效率及电解制氢性能也随之提升;存在一个最佳的生物质原料浓度,可使生物质的有机物转化效率达到最优;随着加热-电解制氢循环次数增加,生物质的电解制氢性能随之降低。在10mm×10mm小型生物质直接电解制氢装置上,生物质直接电解制氢反应过程的有机物转化效率达到了 70%。搭建了双片制氢单元模块组合的制氢系统,根据实验结果进行放大制氢实验,开发出了一套小型生物质直接电解制氢系统样机,氢气产能可达6.785L/h,并可实现制氢系统的安全、连续、稳定、高效运转。然后分别对其他原料-秸秆、污泥、褐煤进行电解制氢,拓展了制氢原料,并分析其制氢特性。根据实验结果,优选出以秸秆为生物质原料,并对秸秆制氢进行放大实验,制氢速率可以达到2 655.738mL/h,制氢电耗为28.954 kWh/kg。根据实验建立了氢气产能达1kg/h规模的生物质直接电解制氢系统,并建立了全生命周期的4E评价模型,对生物质直接电解制氢技术进行了能耗（Energy）、环境（Environment）、经济（Economic）的分析,在此基础上增加了环境价值和政策两个影响因素的全局经济（Entirety Economic）分析。研究结果表明电解制氢系统的电解阶段电耗为2.585（kW·h）/m3,是电解水电耗的50%左右。生物质直接电解制氢系统的能量转化率为4.77%。在生物质直接电解制氢的过程中,预处理阶段所消耗的能量最大为53 503.507 J占总能耗的88.88%。生物质直接电解制氢技术的最大优势在于环保性,其对环境的综合影响为-4.065mPET2000/kgH2,能耗为 427.442MJ/kgH2,经济成本为 395.57 元/kg H2。经过初步规模化和质子膜价格降低,成本可以达到176.853元/kgH2,制氢成本依然较高,只有在取得了明显的技术突破后,制氢成本能够下降到34.02元/kgH2,从而具有一定的经济性。