在全球能源消耗和CO2排放量中，工业所占比例分别为33%和40%，其中钢铁工业CO2排放占工业排放的比例很高，约为33.8%。氢冶金因其巨大的减排潜力，已成为龙头钢企志在必得的制高点。
钢铁行业是碳排放密集程度最高、最难脱碳的行业之一，约占全球碳排放量的7.2%。根据中国冶金工业规划研究院数据统计，2020年钢铁行业碳排量约占全国15%，是我国制造业31个门类中碳排放量最大行业。
钢铁行业的脱碳不能仅仅依靠电气化，还需要更具针对性的解决方案。绿氢作为高热值低碳还原性气体，可用于处理为提供高温而燃烧燃料造成的排放，以及以煤炭为主要还原剂的反应过程排放。此外，钢铁生产设施一般寿命较长，更新换代率低。以中国为例，其高炉的平均寿命是13年，其他相关设施在退役前还可运行20年以上。因此，一方面快速转型可能会带来一定程度的搁浅资产风险；另一方面，清洁冶炼技术与配套基础设施都需要从现在开始稳步推进，以逐渐形成规模。
目前全球主要氢冶金技术路线如下：
技术路线 | 技术说明 | 优势 | 局限性 |
高炉富氢炼铁 | 在传统高炉炼铁装置内喷吹富氢气体 | 设备改造成本低，具备经济性，具有增产效果 | 理论减排潜力有限，技术上难以实现全氢冶金 |
气基直接还原炼铁 | 利用还原气直接还原炼铁，还原气中直接提升氢气的比例 | 理论减排潜力较高，可达90%以上 | 改造难度较高，铁矿石原料质量要求高，设备工艺水平不足 |
氢熔融还原铁 | 在熔融还原炼铁工艺中注入含氢气体 |
高炉富氢炼铁技术是在现有高炉炼铁工艺基础上的改进。目前来看，高炉富氢冶炼技术多是以焦炉煤气改质或者天然气裂解制氢得到的还原气进行高炉风口喷吹。传统高炉工艺中焦炭还原铁矿石的反应是放热反应，尽管氢还原效率更高，但由于是吸热反应，如果大量进行会导致高炉内温度下降，造成还原效率下降。
气基直接还原炼铁采用无焦还原气炼铁，可大幅降低炼铁过程中的碳排放，原有技术路线主要使用天然气作为还原气体。氢冶金路线用绿氢代替天然气，纯氢竖炉炼铁过程中几乎没有引入任何碳元素，碳减排能力可达到95%。
熔融还原炼铁一开始可以成本最低的煤作为还原剂并加装碳捕集设施以确保低碳或零碳排放，逐步过度到煤+气混用，最终利用氢等离子体熔融还原技术实现绿氢的还原剂替代。
目前，氢能冶金工艺研究已呈现出“百花齐放”的创新发展趋势。由于传统高炉冶炼工艺无法避免焦炭的使用，因此减排CO2的潜力有限，我国多家企业将气基竖炉直接还原作为氢冶金工艺研究的重点。国内氢冶金情况如下：
企业 | 项目 | 启动时间 | 氢源 |
八一钢铁 | 高炉富氢还原低碳炼铁 | 2017 | 焦炉煤气 |
邢台钢铁 | 低碳富氢炼铁技术改造项目 | 2020 | 炉顶煤气 |
晋南钢铁 | 2000立方米级高炉规模化喷吹氢气项目 | 2020 | 煤制乙二醇副产氢 |
中晋太行 | 年产30万吨直接还原铁的氢基直接还原项目 | 2013 | 焦炉煤气 |
明拓集团 | 年产110万吨气基竖炉直接还原炼铁项目 | 2019 | 煤制气 |
酒钢集团 | 煤基氢冶金项目 | 2019 | 煤制气 |
华信钢铁 | 1万吨直接还原铁富氢气基竖炉示范项目 | 2018 | 焦炉煤气 |
河钢集团 | 氢能源开发和利用工程示范建设项目 | 2020 | 焦炉煤气 |
宝武集团 | 100万吨/年氢基竖炉直接还原示范工程 | 2021 | 天然气、焦炉煤气 |
日照钢铁 | 年产50万吨氢基直接还原炼铁项目 | 2020 | 制醋酸乙烯副产氢 |
我国氢冶金正面临技术不成熟、终端用氢成本较高以及政策支持力度较小等难题。为加快绿氢在钢铁行业应用的推广应用，我国须因地制宜，积极推动钢铁行业氢能制备、储存、运输和应用基础研究，提升相关技术水平。积极开展氢能产业布局，建设氢能源开发和利用工程示范项目。争夺技术制高点，提升国际话语权。最终实现我国钢铁企业碳达峰碳中和的目标。
