氢能有望广泛应用于工业、交通、电力、建筑领域 。
工业是氢能当前的主要应用领域，长期占据可观份额。
现阶段全球氢气主要应用于化工和炼油。工业领域氢气用量大、用氢技术成熟，存在绿氢替代灰氢的减碳空间，将成为短期内氢能最主要的应用领域。
传统工业存量替代+新技术扩大需求，我国工业用氢增长空间广阔。氢气作为传统化工原料，存量需求庞大（据中国氢能联盟，2019年为2810万吨），可以使用绿氢替代灰氢来减少排放。
未来，随着新技术的成熟，氢气可以在钢铁行业逐步取代焦炭作为还原剂和燃料，或在工业供热等场景部分替代天然气等，增量空间大。
到2060年，工业将仍是我国氢气用量最大的领域。中国氢能联盟估计，在2060年碳中和情景下，我国氢气的年需求量将增至1.3亿吨左右，在终端能源消费中占比约为20%；其中，工业领域用氢需求7,794万吨，占氢总需求量的60%。合成氨、合成甲醇等传统化工行业，绿氢渗透空间庞大。
合成氨等传统化工领域用氢技术成熟，氢气需求量大。根据中国氢能联盟数据，2019年我国合成氨/合成甲醇/炼化与煤化工的氢气需求量分别为1080/910/820万吨，绿氢替代灰氢的空间广阔。
合成氨已成为现阶段绿氢应用落地的主力场景。根据不完全统计，2023年上半年国内有52个绿氢项目公布了最新进展（签约/开工/投产等），绿氢规划年产能共计65.4万吨。其中，16个项目生产的绿氢将用于合成氨，对应绿氢年产能36.4万吨，占统计项目规模的56%。以合成氨为代表的化工应用，或将成为大规模制氢项目的首选应用场景。氢冶金是钢铁行业减排的重要潜在方案。
传统炼钢工艺为碳冶金，使用焦炭作为原料和燃料，碳排放量巨大。2020年我国钢铁行业使用焦炭约3亿吨，折合碳排放约11亿吨。
氢冶金使用氢作为还原剂和燃料，部分或全部取代焦炭，可大幅减少碳排放，是钢铁行业脱碳的重要解决方案。
国内外企业积极布局，氢冶金有望逐渐产业化。各国持续探索氢冶金技术，海外蒂森克虏伯、Midrex等走在国际前列；我国宝武、河钢等钢企也积极布局。
目前氢冶金仍有补热问题、还原效率等技术难题待解决，且用氢成本有待降低。未来随着技术成熟和氢气降本，氢冶金有望逐步产业化，氢能联盟预计2060年国内氢冶金将产生氢气需求1400万吨。
氢能交通是氢能最具潜力的赛道。交通是全球碳排放的重要来源，发展氢能是交通脱碳的必经之路。
中国氢能联盟估计，在2060年碳中和情景下，我国在交通领域的用氢需求达4051万吨。虽然从氢气用量来看，交通领域需求量低于工业领域，但汽车等交通工具产业链长，氢能交通可撬动庞大的产业规模，发展潜力最大。
氢能在重载交通领域应用潜力优良，现阶段应用以氢能汽车（商用车）为主。交通行业要实现碳中和，需要锂电和氢能各取所长、互补发展。
氢的质量能量密度高于锂电池，在重卡、船舶、航空等高载重、续航要求高的场景应用潜力优良。目前氢能在交通领域的推广以燃料电池商用车为主，未来随着相关技术的成熟，氢能也有望在船舶、航空运输领域推广。
氢能在电力系统中存在应用潜力。
氢除了作为二次能源直接应用外，理论上也可以通过电-氢-电的转化过程，用于电力系统中的储能和发电。
储能方面，氢作为能量载体，可用于长时储能，或替代输电进行远距离运输；发电方面，氢可以通过燃料电池或燃气轮机发电，用于电网平衡（调峰）、作为分布式电源等。在电力系统长周期调节和降低碳排放的需求下，氢能作为长时储能载体和清洁发电来源，存在推广应用的潜力。
氢能电力系统发展阶段尚早，能量效率是主要瓶颈。按照ALK电解槽工作效率70-80%、PEM燃料电池工作效率45-50%估算，电-氢-电两次转换的能量转化效率仅有31.5-40%；若考虑储运阶段的系统损耗，氢能电力系统的实际能量效率可能更低。
目前，氢能电力系统发展阶段尚早，各国仅有若干研发示范项目。氢能要在电力领域实现规模应用，仍需电解槽、燃料电池等技术进步。
氢能可用于建筑领域，助力减排。
根据IEA报告，2020年我国建筑部门能源需求（供暖、生活热水、烹饪、家庭用电等）占终端用能的近20%。氢能可通过燃料电池热电联供、天然气掺氢等方式，替代化石燃料为建筑供能，助力建筑领域减排。
燃料电池热电联供：系统能效优良，美、日先行推广。燃料电池系统发电的同时会产热，导致仅发电的能量转换效率较低；燃料电池热电联供是将燃料电池产生的热量收集起来，同时为建筑供电和供热，显著提高系统能效。
以松下燃料电池H2KIBOU为例，其电能转换效率56%，而热电联供能效高达95%。美、日等国已先行推广燃料电池热电联供，初具应用规模。
天然气掺氢应用：经济性和安全性有待论证。理论上，氢气可按一定比例掺入家用天然气，利用现有燃气设施和灶具供应和使用。
我国天然气应用比例低于欧美，家用天然气掺氢试点应用规模较小，具体应用的安全性和经济性仍有待论证。
文章转载于《氢能技术情报》，非商业用途，仅作为科普传播素材。如有侵权请系:Jo0729，承诺三天内删除。
