油页岩产量高的国家主要有爱沙尼亚、俄罗斯、巴西、中国和德国。其中爱沙尼亚是世界油页岩开发利用程度最高的国家。2002年，爱沙尼亚油页岩的产量达1230万t，约占世界产量的75%。2000年，全球页岩油年产量约50万t，爱沙尼亚就生产了23.8万，约占世界产量的47%。爱沙尼亚有4个装机容量为2967MW的油页岩发电厂，它们也是世界上装机容量最大的油页岩发电厂。
油页岩是一种蕴藏量十分丰富但几乎还未被很好利用的矿产资源。随着传统资源短缺问题日益严重，通过油页岩的开发，可接替部分常规油气，缓解能源供应压力。有专家预计，在今后一二十年内，随着开发利用技术的进步，全球趋向于充分利用油页岩资源，油页岩开发利用前景将十分光明。
3.4.2可燃冰
可燃冰，是一种天然气水化合物。在自然界广泛分布在大陆永久冻土、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。因在较低温度和较高压力条件下由天然气和水分子形成的类似冰的笼形结构化合物，其外观像冰一样，而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”或者“固体瓦斯”和“气冰”。组成天然气的成分如CH4、C2H6、C3H8、C4H10等同系物以及CO2、N2、H2S等，可形成单种或多种天然气水合物，其中形成天然气水合物的主要气体为甲烷，对甲烷分子含量超过99%的天然气水合物通常称为甲烷水合物。可燃冰就像是上天赐予人类的珍宝，它年复一年地积累，形成延伸数千乃至数万千米的矿床。仅仅是现在探明的可燃冰储量，就比全世界煤炭、石油和天然气加起来的储量还要多几倍。
天然气水化合物世界上海底天然气水合物已发现的主要分布区是大西洋海域的墨西哥湾、加勒比海、南美东部陆缘、非洲西部陆缘和美国东海岸外的布莱克海台等，西太平洋海域的白令海、鄂霍茨克海、千岛海沟、冲绳海槽、日本海、四国海槽、日本南海海槽、苏拉威西海和新西兰北部海域等，东太平洋海域的中美洲海槽、加利福尼亚滨外和秘鲁海槽等，印度洋的阿曼海湾，南极的罗斯海和威德尔海，北极的巴伦支海和波弗特海，以及大陆内的黑海与里海等。
2009年9月中国地质部门公布，在青藏高原发现了一种名为可燃冰的环保新能源，预计10年左右能投入使用。这是中国首次在陆域上发现可燃冰，使中国成为加拿大、美国之后，在陆域上通过国家计划钻探发现可燃冰的第三个国家。初略的估算，远景资源量至少有350亿t油当量。同等条件下，可燃冰燃烧产生的能量比煤、石油、天然气要多出数10倍，而且燃烧后不产生任何残渣和废气，避免了最让人们头疼的污染问题。据了解，全球天然气水合物的储量是现有天然气、石油储量的两倍，具有广阔的开发前景，它是一种新型高效能源。
天然气水合物在给人类带来新的能源前景的同时，对人类生存环境也提出了严峻的挑战。天然气水合物中的甲烷，其温室效应为CO2的20倍，温室效应造成的异常气候和海面上升正威胁着人类的生存。全球海底天然气水合物中的甲烷总量约为地球大气中甲烷总量的3000倍，若有不慎，让海底天然气水合物中的甲烷气逃逸到大气中去，将产生无法想象的后果。而且固结在海底沉积物中的天然气水合物，一旦条件变化使甲烷气从天然气水合物中释出，还会改变沉积物的物理性质，极大地降低海底沉积物的工程力学特性，使海底软化，出现大规模的海底滑坡，毁坏海底工程设施（如海底输电或通信电缆和海洋石油钻井平台等）。
天然可燃冰呈固态，不会像石油开采那样自喷流出。如果把它从海底一块块搬出，在从海底到海面的运送过程中，甲烷就会挥发殆尽，同时还会给大气造成巨大危害。为了获取这种清洁能源，世界许多国家都在研究天然可燃冰的开采方法。科学家们认为，一旦开采技术获得突破性进展，可燃冰立刻会成为21世纪的主要能源。相信随着科学技术的发展，人类终将解决使用新能源时遇到的各种技术性问题，这些新型矿产也将在能源领域大放异彩，为人类生活带来更大的便捷。
3.4.3页岩气
据新华网2012年11月18日消息，10年前美国对页岩气的开采还微不足道，而现在它已占该国天然气开采总量的1/4，页岩气将取代煤炭而成为仅次于石油的美国第二大能源资源，预计到2015年美国将超越俄罗斯成为全球最大天然气生产国。有媒体评论说，这对一直寻求能源独立的美国来说，已是一场实实在在的“能源革命”。
所谓“页岩气”，是以吸附或游离状态存在于泥岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的天然气。与常规储层气藏不同，页岩既是天然气生成的源岩，也是聚集和保存天然气的储层和盖层。因此，有机质含量高的黑色页岩、高碳泥岩等常是最好的页岩气发育条件。中国主要盆地和地区页岩气资源量为15万亿～30万亿m3，与美国28.3万亿m3大致相当，经济价值巨大。另外，生产周期长也是页岩气的显著特点。页岩气田开采寿命一般可达30～50年，甚至更长。美国联邦地质调查局最新数据显示，美国沃思堡盆地Barnett页岩气田开采寿命可达80～100年。开采寿命长，就意味着可开发利用的价值大，这也决定了它的发展潜力。
页岩气发育具有广泛的地质意义，存在于几乎所有的盆地中，只是由于埋藏深度、含气饱和度等差别较大分别具有不同的工业价值。中国传统意义上的泥页岩裂隙气、泥页岩油气藏、泥岩裂缝油气藏、裂缝性油气藏等大致与此相当，但其中既没有考虑吸附作用机制也不考虑其中天然气的原生属性，并在主体上理解为聚集于泥页岩裂缝中的游离相油气，属于不完整意义上的页岩气。因此，中国的泥页岩裂缝性油气藏概念与美国现今的页岩气内涵并不完全相同，分别在烃类的物质内容、储存相态、来源特点及成分组成等方面存在较大差异。
根据美国能源情报署估计，中国的页岩气储量超过其他任何一个国家，可采储量有36万亿m3。按当前的消耗水平，这些储量足够中国使用300多年。北京将天然气视为解决中国日益增长的能源需求的方案的一部分，国家鼓励对页岩气和煤层气等“非常规”天然气资源进行开发。据中国石油天然气集团公司透露，该公司在四川省南部的页岩区钻探了约20口气井，单井日产量在1万m3以上，河南伊川砂岩气项目也获得单井日产1.2万m3，抚顺永川页岩气项目于2012年底实现了页岩气商业化运营，成为中国开始页岩气革命的重要标志性事件。
页岩气革命得益于“水力压裂”技术，页岩油的产量也飞速增加。国际能源署认为，到2020年美国将成为全球最大原油生产国，到21世纪20年代中期美国将不必进口石油。但是，用“压裂液体”技术也使化学物质夹杂着大量水、泥沙高压注入地下井，会对环境和人类健康产生负面影响，其中包括污染空气、水源和土壤等。各国政府还在制定更严格的管理条例，力图减轻页岩气开发所产生的环境影响。
3.4.4走向氢经济时代
氢是一种洁净能源，可通过储氢材料在常温下高效储存，通过管道输送，其危险性并不比天然气更大。当石油、煤和天然气等化石能源殆尽或开采成本太高时，可以利用电解电池，将太阳能、风能、水的位能等可再生能源通过电解法制氢、储存或经短途运输，再利用燃料电池发电应用，如能加强对储氢材料、氢的电解制取和燃料电池的开发力度，大幅度降低其成本，这一合理的氢经济结构的实现，或将为时不远。
氢经济的一个比较有趣的问题就是氢本身，氢从哪里来？一是“水电解”，利用电流可以很容易地把水分子分解为纯净的氢和氧。二是“重整矿物燃料”，石油和天然气的分子由氢和碳构成，利用一种被称为燃料处理器或重整器的装置，可以较为容易地将碳氢化合物中的氢和碳分离开来，但剩余的碳以二氧化碳的形式排放到大气中。因此，要想实现纯粹的氢经济，必须通过可再生能源而不是矿物燃料来获得氢。只有这样，我们才能停止向大气中释放碳。目前，实现氢经济的最大困难在于，如何获得足够的电力来从水中分离氢并且不使用矿物燃料来发电。
在此前提下，长期来看氢气不见得是最便宜的能源，因为目前电解制氢和燃料电池科技没有解决诸多问题。最大障碍发电厂必须改用可再生能源，而市场必须就如何储存和运输氢达成一致，这些障碍可能使向氢经济的转变成为一个相当漫长的过程，实现纯粹的氢经济任重而道远。一旦技术得到完善并且变得经济实用，那么在10～20年，以氢为动力的燃料电池汽车就将取代汽油内燃机汽车。
1839年英国的Grove发明了燃料电池，并用这种以铂黑为电极催化剂的简单的氢氧燃料电池点亮了伦敦讲演厅的照明灯。1889年Mood和Langer首先采用了燃料电池这一名称，并获得200mA/m2电流密度。由于发电机和电极过程动力学的研究未能跟上，燃料电池的研究直到20世纪50年代才有了实质性的进展，英国剑桥大学的Bacon用高压氢氧制成了具有实用功率水平的燃料电池。20世纪60年代，这种电池成功地应用于阿波罗登月飞船。从20世纪60年代开始，氢氧燃料电池广泛应用于宇航领域，同时，兆瓦级的磷酸燃料电池也研制成功。从20世纪80年代开始，各种小功率电池在宇航、军事、交通等各个领域中得到应用。燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能，直接转化为电能的装置。当源源不断地从外部向燃料电池供给燃料和氧化剂时，它可以连续发电。依据电解质的不同，燃料电池分为碱性燃料电池、磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池及质子交换膜燃料电池等。燃料电池不受卡诺循环限制，能量转换效率高，洁净、无污染、噪声低，模块结构、积木性强、比功率高，既可以集中供电，也适合分散供电。
在中国燃料电池研究始于1958年，原电子工业部天津电源研究所最早开展了熔融碳酸盐燃料电池的研究。20世纪70年代在航天事业的推动下，中国燃料电池的研究曾呈现出第一次高潮。其间中国科学院大连化学物理研究所研制成功的两种类型的碱性石棉膜型氢氧燃料电池系统（千瓦级AFC）均通过了例行的航天环境模拟试验。1990年中国科学院长春应用化学研究所承担了中科院质子交换膜燃料电池的研究任务，1993年开始进行直接甲醇质子交换膜燃料电池的研究。电力工业部哈尔滨电站成套设备研究所于1991年研制出由7个单电池组成的熔融碳酸盐燃料电池原理性电池。“八五”期间，中国科学院大连化学物理研究所、上海硅酸盐研究所、化工冶金研究所、清华大学等国内十几个单位进行了与固体氧化物燃料电池的有关研究。到20世纪90年代中期，由于国家科技部与中国科学院将燃料电池技术列入“九五”科技攻关计划的推动，中国进入了燃料电池研究的第二个高潮。
3资源地球传统的火力发电站的燃烧能量大约有近70%要消耗在锅炉和汽轮发电机这些庞大的设备上，燃烧时还会排放大量的有害物质。而使用燃料电池发电，是将燃料的化学能直接转换为电能，不需要进行燃烧，没有转动部件，理论上能量转换率为100%，装置无论大小实际发电效率可达40%～60%，可以实现直接进入企业、饭店、宾馆、家庭实现热电联产联用，没有输电输热损失，综合能源效率可达80%，装置为积木式结构，容量可小到只为手机供电、大到和目前的火力发电厂相比，非常灵活。燃料电池的发展创新将如百年前内燃机技术突破取代人力造成工业革命。燃料电池的高效率、无污染、建设周期短、易维护以及低成本的潜能将引爆21世纪新能源与环保的绿色革命。如今，在北美、日本和欧洲，燃料电池发电正以奋起直追的势头快步进入工业化规模应用的阶段，将成为21世纪继火电、水电、核电后的第四代发电方式。
目前，全世界都在依赖所谓的矿物燃料经济。我们的汽车、火车和飞机几乎完全以汽油、柴油等石油产品为燃料。绝大部分的发电厂也是以石油、天然气和煤作为燃料。同时，从石油、煤炭燃烧排出二氧化碳导致全球气候变暖已经影响到人类的生存环境。矿物燃料的短缺、生态环境的恶化，两股力量正引导世界走向众所周知的“氢经济”。如果预测正确，那么在接下来的几十年里，我们将见证一场了不起的变革，从今天的矿物燃料经济走向更为清洁的氢经济时代。
