氫氣是氫元素形成的一種單質(zhì)，化學(xué)式為H2，常溫常壓下是一種極易燃燒、難溶于水、無(wú)色無(wú)味的氣體。氫氣具有無(wú)毒、還原性好、綠色無(wú)污染、抗氧化性能良好、分子量低、燃燒熱值高等特性，在化工、電子、汽車(chē)、新能源發(fā)電、燃料、醫(yī)藥等領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛。氫氣作為一種優(yōu)質(zhì)的能源載體，也是一種十分重要的工業(yè)原料，它不僅可以用于能源、交通，也廣泛應(yīng)用于石油、化工、電子、冶金、油脂、航天、輕工業(yè)等領(lǐng)域。

氫在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

現(xiàn)在農(nóng)藥和化肥的濫用產(chǎn)生環(huán)境污染、土壤破壞以及食品安全問(wèn)題。氫氣已被證明對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育、抗逆性、品質(zhì)和采后保存具有積極影響，在應(yīng)對(duì)氣候變化、糧食安全和綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展方面具有重大潛力。已經(jīng)開(kāi)發(fā)了多種用于農(nóng)業(yè)的氫氣應(yīng)用。

研究發(fā)現(xiàn)，氫氣在促進(jìn)種子萌發(fā)速率、調(diào)控花期、提高植物的抗鹽堿、干旱的能力、提高病蟲(chóng)害抗性、提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)都有著顯著的作用，氫水處理往往可以促進(jìn)植物的生長(zhǎng)，從而可以減少化肥的使用。

此外，氫氣在農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量提高、采后保存、保質(zhì)期延長(zhǎng)和運(yùn)輸方面發(fā)揮著積極作用，從采后到餐桌前都能保持農(nóng)產(chǎn)品的高質(zhì)量。這些發(fā)現(xiàn)也為氫氣的綜合大規(guī)模應(yīng)用提供了良好的基礎(chǔ)。

氫在工業(yè)上的應(yīng)用

氫能既是二次能源、能源載體，也是重要的工業(yè)原料，將支撐未來(lái)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。 氫作為一種清潔低碳的工業(yè)原料，目前已得到廣泛應(yīng)用。在化學(xué)品合成中氫氣占比最大約65%，主要用于氨、聚合物、樹(shù)脂合成。此外，在氫化裂解、加氫精制、金屬冶煉等行業(yè)都有廣泛應(yīng)用。

氫在化學(xué)工業(yè)的應(yīng)用

氫作為化工生產(chǎn)過(guò)程中的重要原料，在化學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用占比較大，隨著化工與材料的需求量的增加，化工行業(yè)規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大，用氫量還會(huì)進(jìn)一步增加。公開(kāi)數(shù)據(jù)顯示，目前生產(chǎn)合成氨用氫占比為37%，甲醇用氫占比為19%，煉油用氫占比為10%。氫氣是合成氨、甲醇等的主要原料之一。

另外，石油加工過(guò)程對(duì)氫氣的需求也較大。在煉油工業(yè)中，氫氣被廣泛用于對(duì)石腦油、粗柴油、燃料油和重油的脫硫、石油煉制、催化裂化，以及不飽和烴等的加氫精制，以提高油品的質(zhì)量。

氫在冶金工業(yè)的應(yīng)用

在冶金工業(yè)中，有色金屬如：鎢、鉬、鈦等生產(chǎn)和加工中，氫氣被用作為還原劑和保護(hù)氣。在硅鋼片、磁性材料和磁性合金生產(chǎn)中，也需要高純氫氣作保護(hù)氣，以提高磁性和穩(wěn)定性。在精密合金退火和粉末冶金生產(chǎn)中，薄板和帶鋼軋制中常用氫-氮做保護(hù)氣。

 煉鋼主要分為采礦（鐵礦石和煤）、選礦、備料與煉焦、煉鐵、煉鋼等幾個(gè)關(guān)鍵步驟。傳統(tǒng)的高爐煉鐵選用焦炭作為原料之一，通過(guò)焦炭燃燒提供還原反應(yīng)所需要的熱量并產(chǎn)生還原劑CO，在高溫下利用CO將鐵礦石中的氧奪取出來(lái)，將鐵礦石還原得到鐵，并產(chǎn)生大量CO2。目前的煉鋼企業(yè)大都采用該技術(shù)，因此鋼鐵行業(yè)碳排放量大，污染嚴(yán)重。

在“雙碳”目標(biāo)下，鋼鐵工業(yè)急需改進(jìn)工藝，減少生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放。使用純氫氣或氫氣混合氣直接還原替代焦炭還原，能夠有效降低煉鋼行業(yè)的碳排放量。

氫在電子工業(yè)的應(yīng)用

電子工業(yè)中電子材料、半導(dǎo)體材料和器件、集成電路及電真空器件生產(chǎn)中，都需要高純氫做還原氣、攜帶氣和保護(hù)氣。電子級(jí)高純氫氣純度需達(dá)到99.9999%及以上的氫氣，主要包括6N高純氫氣與7N高純氫氣等。

目前，主要應(yīng)用于大型和超大規(guī)模集成電路制造、充氣電子管填充、電真空材料制造、電子微芯片制造、線材與帶材制造、氫燃料電池制造、電子管極陰極與柵極制作等場(chǎng)景，應(yīng)用領(lǐng)域較為廣泛。同時(shí)，7N及以上電子級(jí)高純氫氣還可應(yīng)用于硅外延、LED、液晶面板等領(lǐng)域，市場(chǎng)需求空間廣闊。

氫在油脂工業(yè)的應(yīng)用

在油脂工業(yè)中，將液態(tài)油氫化為固態(tài)或半固態(tài)的脂肪，生產(chǎn)人造奶油或肥皂工業(yè)用的硬化油，可穩(wěn)定貯存，并能抵抗細(xì)菌的生長(zhǎng)，提高油的黏度。此外，氫氣還用于動(dòng)植物油脂的硬化，如制造人造奶油、脆化奶油、潤(rùn)滑脂等。

氫在輕工業(yè)的應(yīng)用

輕工業(yè)中，如：石英玻璃、人造寶石的制造和加工生產(chǎn)中，都使用氫氣做燃燒氣或保護(hù)氣。在玻璃生產(chǎn)中，氫氣是一種不可或缺的重要原料和能源。作為能源，以氫氣替代玻璃生產(chǎn)過(guò)程中所使用的化石燃料，可以實(shí)現(xiàn)碳排放的減少。

作為原料，氫氣可以用作玻璃熔煉過(guò)程中的氣氛保護(hù)劑。在玻璃熔煉過(guò)程中，高溫會(huì)使得玻璃中的雜質(zhì)氧化，影響玻璃質(zhì)量，氫氣可以與氧氣反應(yīng)生成水蒸氣，起到保護(hù)作用。通過(guò)控制氫氣的流量和濃度，有效降低玻璃中的雜質(zhì)含量，提高玻璃的純度和質(zhì)量。其二，氫氣具有較強(qiáng)的還原性，可以與玻璃表面的氧化物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，去除表面的污垢和雜質(zhì)。其三，氫氣可以用于玻璃的熱處理過(guò)程中，減少玻璃在加熱和冷卻過(guò)程中裂紋的產(chǎn)生。其四，在玻璃的氣蝕加工中，氫氣可以實(shí)現(xiàn)玻璃高效精確的加工。

氫在航天動(dòng)力的應(yīng)用

由于氫氣所具有的良好的燃燒性能，一直以來(lái)都被視為航天工業(yè)中的重要燃料。2022年10月，國(guó)際民航組織（ICAO）在第 41 屆會(huì)員大會(huì)上確定了航空業(yè)的長(zhǎng)期氣候目標(biāo)：2050年前實(shí)現(xiàn)國(guó)際航空業(yè)務(wù)的凈零碳排放。在航空業(yè)的碳排放中，由航空煤油燃燒產(chǎn)生的占了79%，氫能源以其零碳排放的特性吸引航空業(yè)界的廣泛關(guān)注，未來(lái)市場(chǎng)需求潛力巨大。

氫能的零碳屬性為航空業(yè)脫碳帶來(lái)巨大希望，在航空領(lǐng)域的應(yīng)用愈發(fā)引起業(yè)界重視，氫能航空相關(guān)的研發(fā)活動(dòng)顯著增強(qiáng)，包括航空氫動(dòng)力、機(jī)載儲(chǔ)氫、液氫分配系統(tǒng)和機(jī)場(chǎng)氫能基礎(chǔ)設(shè)施等方面，而航空氫動(dòng)力的研發(fā)主要集中在氫渦輪動(dòng)力和氫燃料電池動(dòng)力兩個(gè)方向，歐盟清潔航空聯(lián)合行動(dòng)（CAJU）更是將氫動(dòng)力飛機(jī)視為三大重點(diǎn)研發(fā)領(lǐng)域之一，CAJU將成熟并驗(yàn)證所有相關(guān)系統(tǒng)（機(jī)載液氫儲(chǔ)存、燃料分配系統(tǒng)、氫燃料電池動(dòng)力和氫渦輪動(dòng)力等），以便集成到未來(lái)的飛機(jī)中。

空客公司全面布局氫能航空，并聯(lián)手CFM國(guó)際公司、GE公司和賽峰集團(tuán)研發(fā)氫渦輪動(dòng)力技術(shù)，并計(jì)劃在A380 MSN1測(cè)試飛機(jī)上開(kāi)展燃?xì)湓囼?yàn)，氫儲(chǔ)罐、液氫分配系統(tǒng)和氫渦輪動(dòng)力等組件在完成地面測(cè)試后，將于2026年年底之前開(kāi)始飛行測(cè)試，目標(biāo)是2035年投入使用。

▲空客公司的氫燃料電池動(dòng)力

氫在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

氫氣以其安全、有效、滲透性強(qiáng)、代謝產(chǎn)物只有水等特點(diǎn),逐漸進(jìn)入醫(yī)學(xué)研究者和臨床工作者的視野, 氫分子具有廣譜抗炎抗氧化效應(yīng)和高的生物安全性,在炎癥相關(guān)的眾多重大疾病中展現(xiàn)出明確的生物學(xué)效應(yīng)。因而,氫氣治療成為一種新興的、且非常有應(yīng)用前景的治療策略。

大量研究證明,氫氣對(duì)于包括腫瘤、炎癥損傷、代謝疾病、神經(jīng)性疾病等百余種疾病具有潛在的治療作用。2020年新型冠狀病毒肺炎(新冠肺炎)疫情全球大流行期間,氫氣在新冠肺炎輔助治療中也嶄露頭角，鐘南山院士在“第七屆全國(guó)氫生物醫(yī)學(xué)大會(huì)”上再次肯定了氫氧混合氣對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病的治療作用?！缎滦凸跔畈《痉窝自\療方案（試行第七版）》中也建議吸入氫氧比例（66%：33%）的混合氣體，以改善炎癥反應(yīng)，取得更好臨床療效。

參考文獻(xiàn)

[1] Renyuan Wang , Xijia Yanga , Xunfeng Chenf , Xia Zhang, Yaowei Chia , Dan Zhanga, Shaohua Chua, and Pei Zhoua,. A critical review for hydrogen application in agriculture: Recent advances and perspectives [D]. Critical Reviews in Environmental Science and Technology，2023.

[2] 谷婷婷，宋煥玲，丑凌軍.油脂加氫催化劑研究進(jìn)展[D].分子催化，2020. Vol. 34 Issue (3): 242-251

[3] 韓玉琪，劉英杰. 歐盟清潔航空聯(lián)合行動(dòng)中的氫動(dòng)力飛機(jī)分析 [J].航空動(dòng)力，2023,6:27-29.

[4] 秦樹(shù)存. 氫氣生物醫(yī)學(xué)效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)、研究與應(yīng)用[J]. ?東第?醫(yī)科?學(xué)(?東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院)學(xué)報(bào)2021，5，42（5期）