势银启动《关键应用领域氢气利用分析》研究

研究背景和意义

氢气作为工业气体的一种，在化工、电子、医药、食品、冶金等领域取得广泛应用。

• 1. 氢是一种重要的化工原料，用于生产合成氨、甲醇。

• 2. 在电子工业中，氢气常用作还原剂和作为热处理气氛气和过程气。

• 3. 在医药领域中，现代药品的生产合成中大多需要进行催化加氢（包括氢化和氢解）。

• 4. 在冶金工业中，氢气除了用作还原气，将金属氧化物还原成金属，还可在高温锻压一些金属器材时，作为保护气使金属不被氧化。此外，用氢气和氧气也可进行焊接或金属、非金属的熔化。

• 5. 在食品加工工业，氢气也大有作为，许多天然食用油具有很大程度的不饱和性，经氢化处理后，所得产品可稳定贮存，并能抵抗细菌的生长，提高油的粘度。

除了以上应用外，人类还在不断地探索氢的新应用

石油催化——加氢精制

各种油品加氢精制工艺流程基本相同，原料油与氢气混合后，送入加热塔加热到规定温度，再进入装有催化剂的反应器一般为固定床反应器中。反应完成后，氢气在分离器中分出，并经压缩机循环使用。产品则在稳定塔中分出硫化氢、氨、水以及在反应过程中少量分解而产生的气态氢。

以脱硫为例，反应过程为将含硫化合物进行氢化，产生硫化氢H2S，作为CLAUS设备（克劳斯硫回收工艺）的原料。

电子工业中的应用——晶硅的制备

晶硅的制备需要用到氢，当硅用氯化氢生成三氯氢硅SiHCl3后，经过分馏工艺分离出来，在高温下用氢还原，达到半导体需求的纯度。

在外延工艺中，四氯化硅或三氯氢硅在加热的硅衬底表面与氢发生反应，还原出硅，沉积到硅衬底上。这个过程对氢的纯度要求很高。氢气中含有的微量一氧化碳和二氧化碳杂质会使衬底氧化，生成多晶硅。如果含有甲烷，则会生成碳化硅进人外延层，引起缺陷。

氢冶金

采用氢气取代焦炭作为还原剂，是氢能在钢铁行业中的重要应用。现有的氢冶金工艺主要体现在竖炉工艺为主的富氢直接还原工艺，通过天然气裂解得到H2和CO混合气体来还原氧化铁。其主要产物是金属铁和水蒸气，具有环境友好的特点，同时，高比例氢气可明显提高铁矿石的还原效率，提高产能。目前，占主导地位的工艺是MIDREX 工艺。

天然气掺氢

将风/光能转化的部分电能用于电解水制氢，并将氢气以一定比例掺入天然气，形成掺氢天然气，再利用新建管网或在役天然气管网输送至用户终端、加气站和储气库等，可起到储能和电力负荷削峰填谷的作用，同时避免了新建输氢管道所需的高昂建造成本。

燃料电池

燃料电池技术又赋予了氢气能源属性，除交通领域外，还有固定式发电、热电联供等应用。

系统梳理氢气的关键应用非常必要，上游将更好的服务终端

氢气系统是一个宏大的生态系统，有制氢、储运氢、用氢等环节，涉及的领域和企业数量非常多，受下游发展驱动，近几年国内有一大批上游企业参与并加入到氢能经济当中，只有在充分了解氢气的下游应用及需求时，上游企业才能更好的布局和服务于下游终端。

因此，势银启动《关键应用领域氢气利用分析》专题研究，为相关企业提供参考。

研究框架

本报告研究范围锁定氢气在关键领域的应用，对应用领域涉氢环节及工艺进行系统梳理，首先明确具体的氢气应用领域及终端应用企业类型，筛选样本企业，然后对企业进行实地调研，重点调研两个方面，一是对氢气品质的要求，二是氢在生产中的作用及具体工艺环节，样本企业仅限于国内。