雙碳戰(zhàn)略下的氫能源

王 剛

軍民結(jié)合(北京)裝備技術(shù)研究院 北京 100085

當(dāng)前，世界面臨著兩大危機(jī)——能源危機(jī)、環(huán)境危機(jī)，人類面對(duì)著由此引發(fā)的諸多挑戰(zhàn)?！半p碳”目標(biāo)和行動(dòng)是人類應(yīng)對(duì)能源危機(jī)和氣候變化挑戰(zhàn)的全球行動(dòng)?！半p碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)是一場(chǎng)廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)性變革。目前全球已有54 個(gè)國(guó)家的碳排放實(shí)現(xiàn)達(dá)峰，占全球碳排放總量的40%，其中大部分是發(fā)達(dá)國(guó)家。而我國(guó)2019 年碳排放98.25 億噸，約占全球碳排放量的29%，位列全球之首。我國(guó)單位GDP 碳排放0.69 千克，是世界平均水平的1.77 倍，碳排放強(qiáng)度顯著高于世界平均水平。相較于發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)時(shí)間更緊、幅度更大、困難更多，任務(wù)異常艱巨。

為實(shí)現(xiàn)我國(guó)高質(zhì)量發(fā)展，展現(xiàn)中國(guó)的大國(guó)擔(dān)當(dāng)，2020年9 月，我國(guó)提出了將力爭(zhēng)在2030 年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)。同年12 月，提出了“到2030 年中國(guó)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值CO2排放將比2005 年下降65%以上，非化石能源占一次能源消費(fèi)比重將達(dá)到25%左右”的具體目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)“雙碳”是一項(xiàng)長(zhǎng)期任務(wù)，需要堅(jiān)定不移，科學(xué)有序推進(jìn)。

1 實(shí)現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)的十大路徑

一是能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型路徑。我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中高碳的化石能源占一次能源消費(fèi)比重的85%，其每年產(chǎn)生的碳排放量占全社會(huì)碳排放總量的近90%，其中煤炭消費(fèi)產(chǎn)生的碳排放占能源排放總量的79%。在當(dāng)前低碳時(shí)代引領(lǐng)的能源革命下，煤炭消費(fèi)減量替代已是大勢(shì)所趨。要堅(jiān)持能源脫碳的大方向，大力發(fā)展非碳基能源。

二是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整路徑。我國(guó)目前整體上傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模大、占比高，高能耗、高碳排放企業(yè)占比較大，在綠色低碳產(chǎn)業(yè)布局和發(fā)展中，要降低“雙高產(chǎn)業(yè)”規(guī)模，還要提高各產(chǎn)業(yè)、行業(yè)的能效和碳效。

三是運(yùn)輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化路徑。在用能總量上，交通用能需求增長(zhǎng)快于一次能源增速，占比持續(xù)提升。在用能結(jié)構(gòu)上，交通能源消費(fèi)以油品為主，占比近86%。在運(yùn)輸方式上，道路交通能源消費(fèi)規(guī)模最大，2019 年占比近80%。在碳排放量上，以油品為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致交通部門與能源相關(guān)的碳排放量持續(xù)提升。運(yùn)輸結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型路徑，重點(diǎn)要優(yōu)化運(yùn)輸結(jié)構(gòu)、推動(dòng)運(yùn)輸?shù)吞蓟l(fā)展。

四是空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化路徑。從區(qū)域視角，目前分工明確的城鎮(zhèn)群格局尚未形成，鄉(xiāng)鎮(zhèn)空間格局分散低效，增加了鄉(xiāng)鎮(zhèn)間的交通碳排放量。生態(tài)空間缺乏統(tǒng)籌保護(hù)，未能最大限度地集聚生態(tài)效應(yīng)。鄉(xiāng)鎮(zhèn)生態(tài)空間相互分割、自成一體、不成系統(tǒng)，一些碳匯能力較高的生態(tài)要素面積不成規(guī)模，斑塊破碎化程度高，尚未形成系統(tǒng)性的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)和生態(tài)體系。鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)空間具有碳源、碳匯的雙重屬性，農(nóng)用地的碳匯作用十分顯著。

五是碳匯系統(tǒng)建設(shè)路徑。國(guó)內(nèi)外碳匯相關(guān)研究主要集中在自然環(huán)境的水體、土壤、植被三大方面，地球碳匯主體是海洋、森林。我國(guó)約有300 萬平方公里的海洋國(guó)土，相比陸地生態(tài)系統(tǒng)，海洋的固碳能力毫不遜色。城市碳匯是綠地，農(nóng)村碳匯則是農(nóng)田。要科學(xué)有序增加森林碳匯以及其他各類碳匯，建立專門的碳匯觀測(cè)和評(píng)估體系，充分激發(fā)海洋碳匯的價(jià)值和潛力。

六是碳封存碳利用路徑。碳捕集利用與封存技術(shù)（CCUS）通過地質(zhì)利用、化工利用和生物利用等資源化利用手段，能夠?qū)⒒茉蠢没蚬I(yè)過程排放的CO2以及從空氣中捕集的CO2進(jìn)行封存或轉(zhuǎn)化為燃料和化工產(chǎn)品，可大幅減少碳排放，是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)重要的技術(shù)路徑。中國(guó)工程院、清華大學(xué)等對(duì)CCUS 在中國(guó)的減排潛力進(jìn)行研究評(píng)估，2060 年中國(guó)CCUS 封存量可達(dá)10～16億噸。

七是顛覆性碳科技路徑。目前，一些可望產(chǎn)生根本性變革、顛覆性影響的碳科技不斷涌現(xiàn)，雖大多還處在科研初期或產(chǎn)能、產(chǎn)品小試階段，但其發(fā)展未來可期。

八是貿(mào)易結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型路徑。我國(guó)目前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展正承受著貿(mào)易摩擦和履行碳減排的雙重壓力，貿(mào)易結(jié)構(gòu)亟待轉(zhuǎn)型。對(duì)外出口的高碳排放產(chǎn)品份額要大幅削減將直接導(dǎo)致我國(guó)宏觀經(jīng)濟(jì)和對(duì)外貿(mào)易結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大改變，出口產(chǎn)品類型需要從高碳排放的工業(yè)品徹底轉(zhuǎn)變到技術(shù)密集型產(chǎn)品或第三產(chǎn)業(yè)上來。

九是轉(zhuǎn)型低碳綠色生活路徑。這需要作為能源資源消費(fèi)者的每一個(gè)人在衣食住行等日常生活的各個(gè)環(huán)節(jié)踐行減排方式。

十是現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系實(shí)現(xiàn)路徑?，F(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系本身除了涵蓋經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的生產(chǎn)、分配、交換和消費(fèi)環(huán)節(jié)，也包括經(jīng)濟(jì)建設(shè)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)體系、市場(chǎng)體系等各個(gè)方面。目前我國(guó)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系的建設(shè)依然面臨著諸如產(chǎn)業(yè)體系薄弱、分配體系不公、區(qū)域發(fā)展不協(xié)調(diào)、技術(shù)創(chuàng)新度不足、政策制度不完善等問題。

我國(guó)建設(shè)綠色低碳循環(huán)發(fā)展的現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系必須使經(jīng)濟(jì)體系最大限度的高效利用資源和付出最低限度的環(huán)境代價(jià)，注重經(jīng)濟(jì)社會(huì)各個(gè)體系相互之間全面協(xié)調(diào)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

2 氫能特點(diǎn)

在“雙碳”目標(biāo)下，氫能作為一種來源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣泛的二次能源，對(duì)減少二氧化碳等溫室氣體排放具有重要意義。2022 年3 月23 日，我國(guó)發(fā)布了《氫能產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021- 2035 年）》，明確了氫的能源屬性，強(qiáng)調(diào)了氫能是未來國(guó)家能源體系的重要組成部分。氫能將為“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供有力的支撐。

氫能源從上游氫制備、中游氫儲(chǔ)運(yùn)、下游氫應(yīng)用，形成了龐大的產(chǎn)業(yè)鏈條，在“碳達(dá)峰、碳中和”背景下脫穎而出，拉動(dòng)了眾多行業(yè)在新材料、新技術(shù)、新工藝等方面的延伸創(chuàng)新發(fā)展。

3 氫的制備

氫的制備方法包括以下九大類（圖1）。

圖1 氫的制備方法

3.1 化石原料制氫

化石原料制氫包括煤氣化制氫、重油部分氧化制氫、天然氣制氫等。目前，大規(guī)模制氫仍以煤和天然氣為主，全球氫氣生產(chǎn)92%采用煤和天然氣。

煤氣化制氫是工業(yè)規(guī)模制氫首選之一，其技術(shù)路線相對(duì)成熟且高效，可大規(guī)模穩(wěn)定制備，是當(dāng)前成本最低的制氫方式，也是我國(guó)主流化石能源制氫方法，可制取不同純度的氫氣，廣泛應(yīng)用于石化、鋼鐵等領(lǐng)域。

3.2 化工原料制氫

利用化工原料制氫可解決小規(guī)模氫源需求問題，如甲醇制氫、氨分解制氫、肼分解制氫等。甲醇作為一種液態(tài)燃料制氫具有明顯優(yōu)勢(shì)，其含氫量高，性質(zhì)穩(wěn)定，儲(chǔ)運(yùn)方便，受地域限制較小；利用無水液氨分解制氫，其產(chǎn)物的體積比中H2占75%，N2占25%；液氨相對(duì)易于安全運(yùn)輸，其產(chǎn)氫后的唯一副產(chǎn)物就是N2；水合肼的氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)8.0%，完全分解時(shí)副產(chǎn)物也只有N2，且水合肼在溫和條件下物理化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定，因此可作為一種理想的移動(dòng)氫源，在一些特殊場(chǎng)合為燃料電池提供氫源。

3.3 化工副產(chǎn)制氫

化工副產(chǎn)制氫是指化工過程中所產(chǎn)氫氣并非目標(biāo)產(chǎn)品，而是副產(chǎn)品，主要包括煉廠的催化重整、丙烷脫氫、焦?fàn)t煤氣及氯堿化工等，這部分副產(chǎn)氫產(chǎn)能很大。僅氯堿工業(yè)副產(chǎn)氫產(chǎn)量就在70 萬噸/ 年以上。工業(yè)副產(chǎn)氫相對(duì)成本較低，具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

3.4 電解水制氫

電解水制氫技術(shù)包括堿性電解水制氫、質(zhì)子交換膜電解水制氫、固體氧化物電解水制氫。堿性電解水制氫技術(shù)是目前市場(chǎng)化最成熟的制氫技術(shù)，對(duì)于局地小規(guī)模用氫簡(jiǎn)單易行。利用電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)段的富余電能進(jìn)行電解水制氫，即谷電制氫，是具有較大潛力的儲(chǔ)能方式。

3.5 “三棄”制氫

“三棄”指的是可再生能源發(fā)電（風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、水力發(fā)電）中的棄風(fēng)、棄光、棄水，即棄電現(xiàn)象。通過利用“三棄”電力電解水制氫可平抑風(fēng)、光、水發(fā)電輸出的隨機(jī)性、波動(dòng)性、階段性等問題，并減少能源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)能量的有效存儲(chǔ)和利用。同時(shí)可通過遠(yuǎn)距離輸運(yùn)氫燃料，將可再生能源從資源豐富地區(qū)高效轉(zhuǎn)移到用能負(fù)荷中心，利用氫氣發(fā)電增強(qiáng)電網(wǎng)的協(xié)調(diào)性和可靠性，有效解決可再生能源供需存在的區(qū)域錯(cuò)配問題。

3.6 海洋能制氫

海洋能是一種蘊(yùn)藏在海洋中的可再生能源，包括潮汐能、潮流能等。我國(guó)海洋能資源十分豐富，總體上可開發(fā)利用量達(dá)10 億kW 量級(jí)。利用海洋能發(fā)電關(guān)聯(lián)制氫，可解決我國(guó)眾多島嶼用電問題，同時(shí)解決多余電能的存儲(chǔ)問題，以調(diào)節(jié)電能在時(shí)間和空間上的分布不均。

3.7 核能制氫

核能是低碳、高效的一次能源，其使用的鈾資源可循環(huán)利用。核能制氫是將核反應(yīng)堆與先進(jìn)制氫工藝耦合，進(jìn)行氫的大規(guī)模生產(chǎn)。目前核能制氫主要有電解水制氫和熱化學(xué)制氫兩種方式。核能制氫具有不產(chǎn)生溫室氣體、以水為原料、效率高、規(guī)模大等優(yōu)點(diǎn)，是未來氫源的重要途徑之一。

3.8 太陽能光解水制氫

利用太陽光將水分解為氫氣和氧氣被認(rèn)為是一個(gè)非常有前景的能源供給解決方案。其核心關(guān)鍵技術(shù)是光催化劑、助催化劑和犧牲劑的研發(fā)。

3.9 生物制氫

生物制氫包括生物質(zhì)熱化學(xué)制氫和微生物制氫。生物質(zhì)熱化學(xué)制氫主要有生物質(zhì)氣化制氫、生物質(zhì)熱解油制氫、生物質(zhì)超臨界水氣化制氫，以及生物質(zhì)液相解聚產(chǎn)物的蒸汽重整、水相重整和光催化重整等制氫技術(shù)。其中前兩者是較為成熟的生物質(zhì)制氫技術(shù)，工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，適合分散式小規(guī)模制氫。

微生物制氫是依賴微生物自身新陳代謝活動(dòng)將太陽能或儲(chǔ)存于有機(jī)物中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為氫能的生物技術(shù)。微生物制氫反應(yīng)條件溫和、生物質(zhì)來源廣泛、產(chǎn)氫效能穩(wěn)定、對(duì)環(huán)境友好，是未來氫能制備的重要方式之一。

4 氫的儲(chǔ)運(yùn)

4.1 儲(chǔ)氫技術(shù)

儲(chǔ)氫技術(shù)主要分為高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、低溫液態(tài)儲(chǔ)氫、有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫和固態(tài)儲(chǔ)氫等（圖2）。

圖2 儲(chǔ)氫技術(shù)與儲(chǔ)氫材料

4.1.1 高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫

高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)比較成熟，是目前最常用的儲(chǔ)氫方式。20MPa 鋼制瓶（I 型）早已工業(yè)化應(yīng)用，并與45MPa 鋼制瓶（II 型）和98MPa 鋼帶纏繞式壓力容器組合應(yīng)用于加氫站中。但是，I 型和II 型儲(chǔ)氫瓶密度低、氫脆問題嚴(yán)重。車載儲(chǔ)氫采用碳纖維復(fù)合鋼瓶（III 型瓶和IV 型瓶），目前主要是35MPa 和70MPa 的III 型瓶。但隨著儲(chǔ)氫罐壓力增大，儲(chǔ)罐成本增大，且安全性能有待提升。高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫向輕量化、高壓化、低成本、質(zhì)量更穩(wěn)定，并進(jìn)一步提高儲(chǔ)氫安全性和經(jīng)濟(jì)性的方向發(fā)展。

4.1.2 低溫液態(tài)儲(chǔ)氫

液氫可作為火箭氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)的推進(jìn)劑。低溫液態(tài)儲(chǔ)氫是將氫氣降溫至- 252.78℃以下液化，然后儲(chǔ)存于低溫絕熱真空容器中。此法具有能量密度大、體積密度大、加注時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。但液氫的沸點(diǎn)極低，與環(huán)境溫差極大，對(duì)儲(chǔ)氫容器的絕熱要求很高。

4.1.3 有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫

有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫是利用有機(jī)液體通過加氫反應(yīng)將氫氣與之固定，形成分子內(nèi)結(jié)合氫的飽和化合物，從而在常溫常壓下以液態(tài)形式儲(chǔ)存和運(yùn)輸，并在使用地點(diǎn)在催化劑作用下通過脫氫反應(yīng)提取出所需氫氣的方法。開發(fā)低成本低功耗的脫氫催化劑和低熔點(diǎn)儲(chǔ)氫介質(zhì)等是未來氫能儲(chǔ)運(yùn)大規(guī)模發(fā)展的重要方向之一。

4.1.4 固態(tài)儲(chǔ)氫

固態(tài)儲(chǔ)氫是利用物理或化學(xué)吸附將氫氣儲(chǔ)存在固體材料之中，根據(jù)氫氣與固體材料結(jié)合方式不同，可以分為物理吸附儲(chǔ)氫、金屬合金儲(chǔ)氫、有機(jī)框架儲(chǔ)氫等。固態(tài)儲(chǔ)氫密度相當(dāng)于同等條件氣態(tài)儲(chǔ)氫的1000 倍，且吸氫、放氫速度快，儲(chǔ)氫過程穩(wěn)定。

4.2 氫的運(yùn)輸

氫能輸運(yùn)通常根據(jù)儲(chǔ)氫相態(tài)不同、運(yùn)輸量不同以及運(yùn)距不同而定（圖3）。依據(jù)相態(tài)，其輸運(yùn)方式主要有氣氫輸運(yùn)、液氫輸運(yùn)和固氫輸運(yùn)3 種方式。

圖3 氫的運(yùn)輸

4.2.1 氣氫輸運(yùn)

氣態(tài)輸運(yùn)包括集裝格運(yùn)輸、長(zhǎng)管拖車運(yùn)輸和管道輸運(yùn)。長(zhǎng)管拖車運(yùn)輸壓力一般為20～50MPa，我國(guó)長(zhǎng)管拖車運(yùn)輸較為成熟，但對(duì)于長(zhǎng)距離大容量輸運(yùn)，成本較高；而管道輸運(yùn)是實(shí)現(xiàn)氫能大規(guī)模、長(zhǎng)距離輸送的重要方式。氣氫管道輸運(yùn)時(shí)，管道運(yùn)輸壓力一般為1.0～4.0MPa，輸氫量大、能耗低，但是建造管道一次性投資較大。在管道輸運(yùn)發(fā)展初期，可以積極探索利用現(xiàn)有的天然氣管道摻氫天然氣方式輸運(yùn)。

4.2.2 液氫輸運(yùn)

液氫輸運(yùn)適合遠(yuǎn)距離、大容量輸送，一般把液氫裝在專用低溫絕熱槽罐（液氫槽車）內(nèi)，然后用拖車、列車或?qū)Ｓ靡簹漶g船運(yùn)輸。液氫槽車是關(guān)鍵設(shè)備，其存儲(chǔ)液氫的容量可以達(dá)到100m3。鐵路用特殊大容量的槽車甚至可運(yùn)輸120～200m3的液氫。

4.2.3 固氫輸運(yùn)

固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)解決了高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫和低溫液態(tài)儲(chǔ)氫面臨的高壓、低溫等問題，相比于氣態(tài)和液態(tài)儲(chǔ)氫，其體積更小、安全性更高，可通過汽車、貨車、集裝箱船運(yùn)輸，更適合使用大規(guī)模、遠(yuǎn)距離的運(yùn)輸，是一類具有市場(chǎng)潛力的安全儲(chǔ)運(yùn)方式。就目前來看，氫能固態(tài)儲(chǔ)運(yùn)的缺點(diǎn)在于固體儲(chǔ)氫材料室溫下儲(chǔ)氫量過低，且吸附材料的制備較昂貴，影響了目前的商業(yè)化進(jìn)程。

研究表明，300km 以上的運(yùn)輸距離，運(yùn)輸成本排序?yàn)椋河袡C(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫＜液氫槽車＜?xì)錃夤艿溃脊苁嚒?0km 以內(nèi)氫氣管道運(yùn)輸成本較低，因此適合小規(guī)模運(yùn)輸，比如化工廠區(qū)氫氣管道以及孤島微電網(wǎng)內(nèi)氫氣運(yùn)輸?shù)葓?chǎng)合。隨著輸送距離的增加，有機(jī)液態(tài)輸氫和低溫液態(tài)輸氫成本極具優(yōu)勢(shì)，因此液態(tài)輸運(yùn)更適合長(zhǎng)距離、大規(guī)模輸氫，比如跨省運(yùn)輸。

5 氫的應(yīng)用

氫的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛（圖4），包括石油化工、鋼鐵冶金、航空航天、交通運(yùn)輸?shù)戎T多領(lǐng)域。

圖4 氫的應(yīng)用

5.1 石油化工

以往氫主要應(yīng)用于石油化工行業(yè)，其中全球生產(chǎn)的氫33%用于石油煉化，27%用于合成氨生產(chǎn)（80%的氨用于化肥生產(chǎn)），11%用于甲醇生產(chǎn)。

石油煉制工業(yè)中的加氫反應(yīng)主要包括加氫處理/ 加氫精制、加氫裂化、臨氫降凝、潤(rùn)滑油加氫等。

5.2 航空航天

氫的能量密度很高，是普通汽油的3 倍。對(duì)飛行器而言，燃料自重可減輕2/ 3，同時(shí)液態(tài)燃料的流量易于控制。因此，氫與肼類燃料（如無水肼、偏二甲肼和甲基肼等）均是優(yōu)良的液體火箭燃料，被廣泛應(yīng)用于火箭、飛船、空間站主推進(jìn)系統(tǒng)和軌姿控推進(jìn)系統(tǒng)中。

目前，無人機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，但其巡航時(shí)間短導(dǎo)致的續(xù)航能力不足是其應(yīng)用的一個(gè)瓶頸問題。氫燃料電池以其重量輕、能量密度高等特點(diǎn)使續(xù)航時(shí)間理論上可達(dá)傳統(tǒng)鋰電池的4 倍，因此無人機(jī)用氫能源具有很大潛力。同時(shí)，用于數(shù)據(jù)通訊、地面觀測(cè)、戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)控等任務(wù)的平流層飛艇等各類浮空器所使用的氦氣十分稀缺，且其進(jìn)口受到限制，利用阻燃阻爆技術(shù)和材料對(duì)氫氣進(jìn)行處理來替代氦氣是未來氫氣應(yīng)用的一個(gè)重要方向。

5.3 鋼鐵冶金

冶金行業(yè)是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)支撐行業(yè)，也是主要的碳排放行業(yè)，全球范圍內(nèi)鋼鐵工業(yè)碳排放占總排放的5%～6%，在中國(guó)鋼鐵工業(yè)CO2排放占比達(dá)15%。傳統(tǒng)高爐煉鐵工藝強(qiáng)烈依賴冶金焦，能耗高、污染重，為了擺脫高爐工藝的固有缺點(diǎn)，氫冶金是當(dāng)前冶金領(lǐng)域低碳發(fā)展的重要方向，已受到國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注。

氫冶金，就是在還原冶煉過程中主要使用氫氣作為還原劑，目前主要有高爐富氫冶煉和氫直接還原工藝。

5.4 交通運(yùn)輸

將氫燃料電池作為汽車、水運(yùn)甚至軌道交通的能源，符合科學(xué)構(gòu)建未來國(guó)家能源體系需求。總體上看，我國(guó)氫燃料電池車輛的發(fā)展重點(diǎn)應(yīng)集中在重型卡車、長(zhǎng)距離客貨運(yùn)輸（包括水運(yùn)與軌道交通）以及冬季低溫地區(qū)客貨運(yùn)輸3 個(gè)領(lǐng)域，與既有電動(dòng)汽車政策形成互補(bǔ)。研究表明，氫能替代公路貨運(yùn)獲得的碳減排效果最顯著，1000 萬噸氫用于替代現(xiàn)有燃油貨運(yùn)汽車可望產(chǎn)生近1 億噸的降碳效果。

電氣化接觸網(wǎng)依然將是高密度交通線路最有效的解決方案。在因運(yùn)營(yíng)頻率過低而無法實(shí)現(xiàn)固定運(yùn)營(yíng)的電氣化線路，以及需要使用大容量電池的長(zhǎng)途線路上，氫燃料電池則具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。