说到氢能源的利用，很多人可能首先想到的是氢燃料电池公交车，因为它已经成为冬奥会交通的标配。 但事实上，除了在汽车领域的应用之外，人们利用氢能的方式还有很多你想不到的。

当宇通、吉利、东风等企业的氢燃料电池汽车在路上驰骋时，很多人骑着永安兴的氢能自行车，操控未来的氢能源或氢航空技术无人机。 拍摄了宝武集团或河钢集团利用氢能炼钢的场景。

当人们打开煤气开关，用中石油天然气掺氢烧开一锅水，准备签收氢燃料电池货船运送的国外采购货物时……你会不知不觉地发现，生活中的一切似乎都在发生。成为“氢”来了！

1. 交通运输部

目前，氢能应用场景日益丰富。 我国氢能应用占比最大的是交通领域。 预计到2050年，交通领域氢能消费将占全球氢能消费结构的近40%。 在交通领域，不仅氢燃料电池汽车在汽车领域占据一定空间，氢燃料电池船舶、氢燃料电池飞机也将快速发展。

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氢燃料电池汽车

与纯电动汽车相比，氢燃料电池汽车的加氢时间更短，续航里程更长。 随着绿色氢能技术的进步以及产业大规模发展带来的成本降低，绿色氢将在交通领域发挥重要作用。 应用更广泛。

（一）氢燃料电池乘用车

氢燃料电池汽车是高效利用氢能的最有效方式。 目前，世界许多国家都在积极发展氢燃料电池汽车产业链。 联合国开发计划署驻华代表白雅婷在8日举行的“2021联合国开发计划署氢能产业大会”上表示，近五年来，氢燃料电池汽车在城市开展示范运营遍布中国。 生产电动汽车近8000辆，建成加氢站100余座。 中国交通运输行业走在氢能应用的前沿。

(2)氢燃料电池重卡

在国家“双碳”目标下，我国氢能产业发展正驶入快车道。 氢燃料电池重卡正在成为新的发展趋势，国内外企业纷纷开始谋划。 长续航、大载重量的重卡领域普遍被认为是氢燃料电池非常重要的应用场景。

今年11月30日上午9时20分，氢燃料电池重卡驶出内江国际会展中心，标志着内江西部首条氢燃料电池重卡示范线正式运营。 当日，四川省、重庆市在成都市、九龙坡区、内江市同步举行“成渝氢走廊”启动仪式暨氢燃料电池物流车投放仪式。

(3)氢气物流车

京东物流于2018年6月首次推出氢物流卡车，以弥补“618”促销期间不断增长的运输需求。 这些卡车加氢仅需三分钟，续航里程超过350公里。 其他电子商务和物流公司也纷纷效仿，但仅限于区域内运输。

(4) 自行车

最近，自行车成为氢能应用的热点！ 攀野在佛山大会上宣布获得南海区政府1000辆两轮车订单后，天能与雅迪达成氢燃料电动自行车战略合作。 9月28日，永安兴科技有限公司研发的氢能自行车正式入驻园区未来智谷。 作为当前国内共享交通领域“黑科技”的代表，这款氢能自行车受到了现场众多嘉宾和市民的青睐。

(5) 叉车

由于燃料电池具有功率输出恒定、充氢时间短的特点，可以显着提高叉车的工作效率，并具有更长的使用寿命，因此氢能在叉车上的应用逐渐受到越来越多的关注。

10月8日，在燕山石化氢能叉车场景应用启动仪式上，天津港保税区临港氢能产业示范区企业天津新氢能科技有限公司正式交付37台氢燃料电池叉车发往燕山石化。 氢燃料电动车叉车将主要应用于燕山石化储运工厂、PIA包装仓库、物料装备中心化工仓库区域的高压、低压粉状物料等场景，实现替代改造原有内燃机叉车，开创石化行业工业车辆“氢能新时代”。 “时代”的到来，也标志着氢燃料电池叉车在国内的首次批量商业化应用。

(6)其他

氢动力智能无人运输车、应急救援车、平衡车、观光车等也在逐步研发。 它们具有续航里程长、加油时间短、动力充足等优点。 相信未来它们会逐渐进入大众的视野。

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铁路（氢能机车）

随着铁路运输领域的发展，我国高铁已成为一张亮丽的名片。 你看到的大多数高铁列车都是由电力机车提供动力的。 但除主要干线采用电力机车构建电网外，其他线路大多采用内燃机车。 当电网遇到供电不足时，内燃机车也被用作主要动力源。 内燃机车的输入能源是柴油，会产生大量二氧化碳、甲烷等温室气体。 氢能机车的出现有望改善这一状况。 氢燃料电池实际上是一种将氢与氧反应的化学能直接转化为电能的发电装置。 是氢能利用的核心设备。

10月29日，全国首台氢燃料电池混合动力机车在国家电投锦白铁路（简称锦白铁路）达坂东站成功下线，标志着我国轨道交通装备实现了领域化新能源。 从产品研发到实际应用的重大跨越，开创了国产氢动力机车上线试运行的先例。

由于没有任何污染物排放，也无需重新架设电网，与传统燃油、电力机车相比，氢燃料电池混合动力机车在地铁、地铁等相对封闭的环境中使用具有更明显的优势。隧道、矿山等，应用和维护成本较低。 也较低。

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航空

航空业的快速增长将使其成为未来交通运输领域温室气体排放的主要来源之一，其对气候和环境的影响将日益显着。 航空业使用氢能源不仅可以实现二氧化碳零排放，还可以有效减少其他污染物的排放，具有非常明显的优势。

氢的高能量也引起了飞机制造商的关注。 在英国，2020 年将有六座氢动力客机试飞，而空中客车公司则推出了世界上第一架零排放民用飞机的三款概念模型，计划于 2035 年投入使用。他们认为，氢动力飞机的成本更低维护比电池供电的飞机要好，因为电池的使用寿命有限。

氢燃料电池在无人机领域的研发具有开创性意义和广阔的应用前景。 氢动力无人机产品广泛应用于天然气泄漏检测、海上搜查、大面积森林草原防火巡查、大规模地理信息采集、照明无人机应急搜救等复杂作业。

氢能航空被认为是航空业未来污染物零排放和可持续发展的关键。 尽管氢能具有绿色环保、能量密度高等优点，但氢能航空的发展仍需突破氢气燃烧、氢燃料加注和储存等一系列关键技术瓶颈。

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海运业

航运业是温室气体排放的主要来源之一，航运业减碳、脱碳已成为当务之急。 近年来，清洁、高效、可持续的新能源推进技术研究成为绿色船舶的重要发展方向天津航空产业开发有限公司，而零排放氢燃料电池技术在船舶上的应用被普遍认为是有效的解决方案。 。 全球范围内，许多国家和企业将推动航运业脱碳进程作为实现气候目标的重要手段。

2021年1月，由大连海事大学新能源船舶动力技术研究院牵头的我国首艘燃料电池游艇“丽湖”号通过海试，标志着我国燃料电池在船舶动力实际船舶应用迈出关键一步。 。

2021年5月，广东省南海区“仙湖一号”氢能邮轮成功下水。 该船由广东中水电博创实业发展有限公司研制，这也标志着南海区正式进入氢能源船舶时代。

尽管“船上氢能”的呼声逐渐高涨，但氢能船舶的试运营仍需克服成本、技术、法规、安全、监督管理等方面的各种困难。 同时，作为一项新能源技术，氢能源船舶的推广应用仍面临诸多问题。

2、工业领域

随着国家碳达峰并实施碳中和“顶层设计”，氢能产业持续获得国家政策“扶持”。 其中，氢在许多脱碳困难领域的“不可替代性”备受关注。 近日，工信部印发的《工业绿色发展“十四五”规划》提出，提高清洁能源消费比重，鼓励氢能等替代能源在钢铁、水泥、化工等领域的应用。和其他行业。

中国能建氢能有限公司董事长李景光表示，冶金、水泥、化工等难以脱碳的传统领域面临着越来越大的压力。 一方面，国家碳达峰和碳中和目标使得减排压力不断加大； 另一方面，欧美发达国家对绿色能源和绿色产品设置的壁垒，影响了这些行业企业的出口和销售。 在这类传统工业领域要达到减少碳排放的目的，必须使用氢作为替代传统化石能源的唯一选择。

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氢冶金

氢能冶金是金属冶炼行业减少碳排放的重要途径。 目前的研发应用主要集中在钢铁领域。 钢铁是世界上最大的碳排放源之一，炼钢过程中会产生大量二氧化碳。 在全球应对气候变化的过程中，主要国家或经济体纷纷制定碳减排目标，钢铁企业纷纷开展减碳技术研究，以应对随之而来的碳减排挑战。

2019年11月，德国蒂森克虏伯钢铁集团正式注资杜伊斯堡9号高炉； 奥地利林茨奥钢联钢厂6MW电解制氢装置投产，开启氢能冶金时代。 我国宝武钢铁、鞍钢、酒泉钢铁均已开始启动可再生能源制氢-氢冶金项目，探索循环经济的可行性。

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精炼和加氢

在炼油过程中，需要利用氢气对油品进行加氢裂化、加氢精制等处理，去除杂质，提高中间馏分油的精炼效率，以获得更多高附加值的产品。

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氢化工

氢能可以推动传统化石能源转型升级，彻底从燃料向原料转变，消除以煤炭为原料时中间过程排放的二氧化碳，从而实现煤炭使用过程中二氧化碳的零排放作为原料。

利用绿色氢能耦合煤化工，可以实现减煤、减碳、节能降耗的目标。 用于合成氨、甲醇、甲烷等工业原料和燃料。

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水泥煅烧

水泥是世界上使用最广泛的制造材料，但水泥厂往往规模小、分散且资金不足，因​​此很难促使它们为人类福祉服务。 在印度和非洲等地，对水泥（与水和骨料混合制成混凝土）的需求将会飙升。 这意味着还将产生大量的二氧化碳。 氢气可作为燃料替代化石能源，实现二氧化碳减排，并可用于水泥煅烧。

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陶瓷行业

建筑陶瓷行业历来是能源消耗大户，加快能源结构调整是转型升级的重要内容。 在“双碳”战略目标下，氢能源无疑为陶瓷企业脱碳开辟了一条新路径。

目前，国内外多家领先陶瓷企业，包括蒙娜丽莎、科达、萨克米、SITI B&T、Porcelanosa等都已开始氢能相关应用和研发，国内几大窑炉企业也纷纷开展氢能相关的研究方向就是利用氢能等非化石燃料作为窑炉的替代能源。

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掺氢天然气

风能/太阳能转化的部分电能用于电解水制取氢气，氢气按一定比例与天然气混合，形成掺氢天然气，然后输送到用户终端和加气使用新建管网或现有天然气管网的站。 以及储气库等，可以起到储能和电力负荷调峰填谷的作用，同时避免新建输氢管道所需的高昂建设成本。

目前，氢能在一些重点工业领域的应用已具备一定基础。 据李庆勋介绍，2020年，中钢研科技集团有限公司、河钢集团等企业纷纷上马氢冶金项目。 今年，宝丰能源宁东化工基地太阳能电解水制氢正式投产，产氢能力达2万标准立方米/小时； 中国石油玉门油田清洁能源制氢列入甘肃省“十四五”规划，被确立为全省氢能产业链主力企业。

“一系列利好政策的密集释放，将为氢能产业持续高质量发展发挥引领作用。” 中国石油天然气集团公司石油化工研究院氢能研究所副所长李庆勋表示，未来氢能将在工业中发挥重要作用。 各领域推广应用将持续加速，其中冶金、水泥、化工、建筑、发电等行业将成为工业发展的“突破口”。

3、电力

在技​​术、成本、政策等推动下，氢能作为电力媒介和纽带成为可能，在高渗透率的可再生能源电力系统中发挥着越来越重要的作用。 氢能可以通过一定的途径转化为电能，氢燃料正逐渐应用于发电机和燃料电池中。

通过氢能发电机和燃料电池两种技术手段，可以实现氢能向电能的转化。

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氢气发生器

氢能发电机特指以氢气为原料的发电机。 其原理与传统内燃机类似。 通过吸气、压缩、爆炸、排气等过程，驱动电机产生电流输出。 氢能发电机是一种环保型发电设备天津航空产业开发有限公司，具有无噪音、零排放、高机动性等特点。

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质子交换膜燃料电池

PEMFC燃料电池是当前氢能应用领域的研发热点之一。 其工作原理是氢气和氧气（或空气）发生电化学反应生成水并释放电能，这是电解水的逆反应。 PEMFC燃料电池的结构和工作原理如下图所示。 当阳极和阴极分别通入氢气和氧气（或空气）时，在催化剂的作用下，氢气在阳极上被氧化离解成电子和氢原子。 氧气在阳极被还原并接受电子反应生成水。 同时，电子与外部电路连接时形成电流，向外部释放电能。

PEMFC燃料电池工作原理示意图

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热电

分布式燃料电池电站可以补充主电网。 2016年，阿克苏诺贝尔、MTSA和NedStack在辽宁省营口市交付了一座容量为2兆瓦的氢燃料电池电站，年发电量为16兆瓦时。 应急备用电池也用于电信行业，容量和规模都比较小。

氢能发电可解决电网调峰填谷和新能源稳定并网问题。 它还可以提高可再生能源发电的并网稳定性和电力系统的安全性和灵活性，并显着减少碳排放。 目前，氢能发电在一些发达国家已逐步进入建设试点阶段。 但我国电力行业仍以火力发电为主，氢能技术应用较少。

4. 建筑热电联产

氢能应用场景在多地百花齐放，增长空间广阔。 在建筑领域，氢能作为清洁能源，解决建筑能耗。 氢能可以为建筑物发电，同时产生余热供暖和洗浴热水。

在住宅建筑中，75% 的常规能源用于供暖、热水和烹饪。 氢气可与天然气混合（氢气混合比例为0~20%），可替代化石燃料热电联产。

2021年7月22日，由上海国际汽车城与同济大学合作建设的全球首个离网氢能应用展厅（以下简称“展厅”）在上海国际汽车城启用。 展馆集成了多项领先的氢能技术和产品，填补了国内氢能在建筑领域应用的空白。

上海国际汽车城（集团）有限公司党委委员、工会主席管庆平在致辞中表示，汽车城高度重视氢能源产业和燃料电池的发展。电池产业，积极响应国家发展可再生能源战略部署，整合氢能应用终端。 从交通领域向建筑领域拓展，推动能源结构转型调整，用更清洁、更高效的绿色能源支撑经济社会高质量发展。

5、氢能储存

继氢能源汽车之后，被誉为储能领域“后浪”的“氢储能”成为最新的新能源热词。 氢储能将在储能领域占据一席之地。

目前，在储能领域，抽水蓄能系统占据主导地位，电化学储能、氢储能、飞轮储能等新型储能技术也在不断发展。 氢能能量密度高、运行维护成本低。 它可用于非常短或非常长时间的能量存储。 它是一种罕见的能源存储形式，可以存储超过数百吉瓦时的能量。 它被认为是一种具有巨大潜力的新型大规模储能系统。 规模储能技术。 相对而言，电池只是一种短周期、高频、分布式的储能装置。

在碳中和战略背景下，氢能的应用进一步延伸，从交通运输到工业领域，再到建筑、电力等领域。 行业空间大幅打开，战略重要性显着提升，行业内的发展动力也将随之而来。 打开。

6. 氢医疗

事实上，氢能在医疗领域也有应用。 对此，国内著名呼吸学者钟南山院士指出：“长期在户外工作的交警、环卫工人，通过吸入氢气，可以促进氧化自由基的清除，甚至吸入被污染的空气，也会引起呼吸道疾病。”氧化应激。目前正在测试效果。”

“由于氢气的独特性质，氢气在治疗肺部疾病方面潜在的积极作用备受关注。利用氢气治疗疾病的研究逐渐成为国际上的热点。氢气选择性抗氧化剂是目前公认的最有效的抗氧化剂。”可以说，我国在氢分子医学研究领域有着广阔的发展前景。”

哪些主流企业正在致力于上述氢能终端应用？ 氢能交易所（2005年H2）记者盘点了部分氢能应用企业，以飨读者。

尽管如此，目前氢能应用规模仍十分有限已成为业界共识。 以目前氢能主要应用场景氢燃料电池汽车为例，相关统计显示，我国虽然有2000多家燃料电池企业，但氢燃料电池汽车仅有6000多辆。 规模过小严重制约氢能产业发展。

对此，国家电投公司氢能技术开发有限公司总经理张银光认为，经过近几年的发展，我国在氢能技术方面已经有了一定的积累，具备了一定的基础。在自主技术方面。 但应用场景和应用规模的缺乏，阻碍了我国氢能技术的快速升级、成熟和提高。 这是当前氢能产业面临的主要瓶颈。 仅靠政府买单，氢能产业很难发展壮大。 需要创新商业运营模式，使氢能产业能够规模化发展，引入资金、降低成本。