在金屬催化劑和一定的溫度壓力條件下直接將氫和氮結合生成氨。合成氨是氫氣目前僅次於煉油廠的第二大應用。 最常用的是以鐵為基礎催化劑，透過K2O、CaO、SiO2和Al2O3等改良催化劑。混合氣體通常通過四個催化劑床，在每個冷卻床之間進行冷卻，以保持合理的反應平衡常數。每次通過一個催化劑床時，只有大約15％的氣體轉化成氨：液氨被脫除，未反應的氣體通過壓縮機循環利用。在現代工廠中，總轉換率可達97％以上。 一個1000頓/天規模的合成氨廠，每生產1頓氨需要氫氣336m3,大規模生產合成氨的主要成本取決於氫的成本。

甲醇可以由合成氣（一氧化碳和氫氣）在塗有銅和鋅氧化物的氧化鋁顆粒催化劑固定床反應器中生產。甲醇也可以透過氫和二氧化碳的直接結合來製備。這個過程中，氫氣和二氧化碳被泵入到裝有催化劑的反應容器的密封室中，被加熱到180－250℃。二氧化碳到甲醇的最大轉化率約為24％。未轉化的二氧化碳和氫氣被回收並返回容器內。 一個2500餐/天規模的甲醇廠，每生產1頓甲醇約需氫氣560m3。

1.在石油煉製過程中，氫氣主要用於石腦油加氫脫硫、粗柴油加氫脫硫、燃料油加氫脫硫、改善飛機燃料的無火焰高度及加氫裂解等方面；

2.加氫裂解是在氫氣存在下進行的催化裂解過程，反應主要特徵是C-C鍵斷裂，空速低，所用氫氣量大。在石油化學領域，氫氣主要用於C3餾分加氫、汽油加氫、C6－C8餾分加氫脫烷基、生產環己烷等方面。

1.除去石腦油中的硫化物、氮化物、鉛和砷等雜質。

2.柴油餾分和重質餾分的加氫脫硫操作壓力為3-4MPa，溫度340-380℃。燃料油加氫脫硫主要是由於環保的要求，因為空氣污染95%是由於燃料油燃燒時放出的SO2引起的，加氫脫硫耗氫量大，工藝上可採用直接或間接脫硫。

3.選擇性加氫主要用於高溫裂解產物，對乙烯餾分進行氣相加氫，對丙烯餾分採用液相加氫，汽油餾分中富含二烯烴、烯烴和芳香烴，這類化合物在與空氣接觸時會產生膠質，故一定要進行加氫處理，將不穩定化合物轉化成穩定的產物。

加氫除去有害化合物的過程，除硫化氫、硫醇、總硫之外，炔烴、烯烴、金屬和準金屬等均可在氫化過程中除去。因而，在現代石油化學加工過程中，利用加氫工藝可以改善石油化學品的質量，增加最有價值的石油化學品的產量.減少重油殘渣和焦油的生成，降低結碳量，提高石油加工廠的適應性，從石油加工廢物中可以得到很多有價值的石油化學產品，淨化一系列產品，除去有害雜質。氫是現代石油化學工業產品最通用的淨化劑、交化劑，能提高大型裂解裝置的生產能力。

在石油化學領域，可以用氫和一氧化碳反應合成多種有機化合物，如乙二醇的合成、合成聚甲烯(poly methylen）、,醇的同系化反應、與不飽和烴反應制醛等。用費託法可以合成各種烴，包括引擎燃料和一系列有價值的單一有機化合物，如固體石蠟、含氧化合物等。

1.由醛製醇，炔烴製烯烴，甲苯脫烷基製苯，硝基苯加氫制苯胺以及由萘製氫化萘等。

2.在輕化工產業中所使用的二苯基亞甲基二異氰酸酯(MDI)、甲苯二異氰酸酯(TDI)、己二酸、脂肪醇等都需要採用催化加氫製程。

"電子材料的晶體生長與基板的製備、氧化製程、外延製程以及化學氣相澱積(CVD)技術中，均要採用氫氣作為反應氣、還原氣或保護氣。

氧化製程：當用於氫氧合成氧化，常壓下將高純氫與高純氧通人石英管內，使其在一定的溫度下燃燒，生成純度很高的水，水汽與矽反應生成高品質的SiO2膜。

在外延製程中，四氯化矽或三氯氫矽在加熱的矽基板表面與氫氣發生反應，還原矽基板上，生成外延層。

化學氣相澱積（CVD）技術：利用含有薄膜元素的一種或幾種氣相化合物或單質、在基板表面上進行化學反應生成薄膜的方法。化學氣相澱積是近幾十年來發展出來的製備無機材料的新技術。化學氣相澱積法已廣泛用於提純物質、研發新晶體、淀積各種單晶、多晶或玻璃態無機薄膜材料。這些材料可以是氧化物、硫化物、氮化物、碳化物，也可以是III-V、II-IV、IV-VI族中的二元或多元的元素間化合物，而且它們的物理功能可以透過氣相摻雜的淀積過程精確控制。 "

電子工業中多晶矽的製備需要用到氫。當矽用氯化氫生成三氯氫矽SiHCl3後，經過分餾過程分離出來，淨化後的三氯氫矽採用高溫還原工藝，以高純度的SiHCl3在H2氣氛中還原沉積而生成多晶矽。其化學反應SiHCl3 H2→Si HCl，達到半導體需求的純度。

在電真空材料和裝置如鎢和鉬的生產過程中，用氫氣還原氧化物粉末，再加工製成線材和帶材，若其中所使用的氫氣的純度越高，水含量越低，還原溫度越低，所得鎢、鉬粉末就越細。

氫閘管、離子管、雷射管等各種充氣電子管的填充氣體純度要求較高，顯像管製造所使用的氫氣純度大於99.99%。

半導體積體電路生產對氣體純度要求極高，例如氧雜質的允許濃度為 等。微量雜質的“摻入”，將會改變半導體的表面特性，甚至使產品成品率降低或造成廢品。

在製造非晶體矽太陽能電池中，也需要使用到純度很高的氫氣。非晶矽薄膜半導體是國際上近十年來研發成功的新材料，在太陽能轉換和資訊科技等方面已展現出誘人的應用前景。

光導纖維的應用和開發是新技術革命的重要標誌之一，石英玻璃纖維是光導纖維的主要類型，在製造過程中，需要採用氫氧焰加熱，經過數十次沉積，對氫氣純度和潔淨度都有很高要求。

在玻璃工業中廣泛使用的氣體有氫、乙炔、氧和氮。在浮法玻璃成形設備中裝有熔融的錫液，它極易被氧化，生成氧化錫，造成玻璃沾錫，增加錫的消耗量，因此需要將錫槽密封，並連續不斷送人純淨的氫氮混合氣，維持槽內正壓與還原氣氛，保護錫液不被氧化。浮法玻璃廠氫氣耗量取決於生產規模，一般在80-150m3/h之間。

"鋼鐵業造成的碳排放量占我國社會總碳排放量約18%。

氫氣煉鋼是以氫代替碳作為還原劑，從而降低碳還原的碳排放，針對的是鋼鐵生產流程中的煉鐵工藝，即長流程中的高爐煉鐵和短流程中的直接還原煉鐵環節，除了消除還原反應的碳排放，還可以省去煤炭焦化環節所產生的碳排放。根據碳還原鐵反應的化學式，還原1mol鐵所需的還原劑碳為1.5-3mol（取決於直接還原和間接還原參與比例），依56：12：44的鐵、碳和二氧化碳摩爾質量比例，則生產1噸鐵的碳還原反應產生的二氧化碳排放量為0.59噸，加上長製程的焦化碳排放0.1噸，相當於長製程理論上可降低約0.69-1.28噸碳排放，降幅達34-62% 。

高爐富氫冶煉和富氫氣基豎爐是我國氫冶金發展的兩大主要方向，相比傳統的“碳冶金”，氫冶金最高可減少85%以上的二氧化碳排放。鋼鐵業氫能化將極大助力碳減量。

高爐富氫即向高爐噴吹含氫量較高的物質，如純氫氣和天然氣、焦爐煤氣等富氫氣體，來取代部分碳還原，減少碳排放。氣基豎爐富氫即在氣基中提升氫氣在還原氣中的佔比。 "

"氫氣主要用作還原氣，以便將金屬氧化物還原成金屬。

氫在商業上被用來從礦石（黑鎢礦、白鎢礦和鎢鐵礦）中提取鎢。也可用於從黑銅礦和錐黑銅礦（氧化銅，CuO）中生產銅。 "

在高溫鍛造一些金屬器材時，常用氫氣作為保護氣以使金屬不被氧化。

"氫被用來把不飽和脂肪轉化為飽和油和脂肪。例如，食品工業使用氫來製造氫化植物油，如人造奶油和奶油。

許多天然食用油具有很大程度的不飽和性，經氫化處理後，所得產品可穩定貯存，並能抵抗細菌的生長，提高油的黏度。

食用油加氫的產品可加工成人造奶油和食用蛋白質等。 "

非食用油加氫可得到生產肥皂和畜牧業飼料的原料，過程包括用氫和不飽和酸（油酸、亞油酸等）的甘油脂，將氫引人到液體脂肪或植物油的組成中。

能滿足未來航空燃料的許多要求，最重要的是，氫燃燒對環境基本上不會產生污染。以單位質量計，氫的燃燒熱值(119900-141900kJ/kg)比烴類燃料的燃燒熱值大1.8倍。由液氫和液態氧組合成的推進劑具有很高的比推力。

氫氣跟氧氣反應時放出大量的熱，燃燒的溫度可達3100K，氫通過電弧的火焰時分解成原子氫，生成的原子氫飛向熔接表面，金屬依靠吸收原子氫的熱被進一步加熱、熔化，使金屬焊接表面的溫度高達3800-4300K。這種原子氫可用於最難熔的金屬、高碳鋼、耐腐蝕材料、有色金屬等的熔融和焊接。用原子氫進行焊接的優點在於，氫原子束能防止焊接部位被氧化，使焊接的地方不會產生氧化皮。

"由於氫具有較高的導熱係數，在大型發電機組中常用氫氣作轉子冷卻劑。

由於氫是除氦以外具有極低沸點的氣體，液態氫在真空中蒸發可獲得14-15K的低溫，因而，在需要獲得超低溫的科學研究中，常用氫作冷媒。 "

原子氫焊接（AHW）是一種在氫氣的保護氣氛中，兩個金屬鎢電極之間的電弧焊的工藝，可用於焊接難熔金屬和鎢。

氫是氣相層析中可用作載相的氣體之一，用於分離揮發性物質。

由於氫密度低，可以用於充填高空氣象氣球和飛艇。

"交通領域是氫能源最重要的應用場景，氫燃料電池汽車是現階段實現氫能在交通領域推廣和應用的切入點和關鍵點。短期以客車及中輕型物流車為切入，中長期以氫燃料重卡為主體。

燃料電池車適合重型和長途運輸，在行駛里程要求高、載重量大的市場中更具競爭力，未

來發展方向為重型卡車、長途運輸乘用車等。燃料電池汽車在續航里程大於650公里的交通運輸市場更具成本優勢。由於乘用車和城市短程巴士續航里程通常較短，純電動車則更有優勢。燃料電池車克服了能源補充時間長、低溫環境適應性差的問題，提高了營運效率，與純電動車型應用場景形成互補。 "

"透過氫燃料電池技術可實現內河和沿海船運電氣化，透過生物燃料或零碳氫氣合成氨等新型燃料可實現遠洋船運脫碳。

我國部分企業和機構基於國產化氫能和燃料電池技術進步已經啟動了氫動力船舶研發。現階段，氫動力船舶通常用於湖泊、內河、近海等場景，作為小型船舶的主動力或大型船舶的輔助動力。海上工程船、海上滾裝船、超級遊艇等大型氫動力船舶是未來發展趨勢。 "

"氫能源為低碳化航空提供了可能，氫能可以減少航空業對原油的依賴，減少溫室及有害氣體的排放。相較於化石能源，燃料電池可減少75%-90%的碳排放，在燃氣渦輪引擎中直接燃燒氫氣可減少50%-75%的碳排放，合成燃料可減少30%-60%的碳排放。

氫動力飛機可能成為中短距離航空飛行的減碳方案。 "

"氫能在鐵路交通領域的應用主要是與燃料電池結合構成動力系統，取代傳統的內燃機。氫動力火車的優點在於不需要對現有鐵路軌道進行改建，通過泵為火車填充氫氣，並且噪音小、零碳排放。

"加氫站是氫能利用和發展的中樞環節，是為燃料電池車充裝燃料的專門場所，作為服務氫能交通商業化應用的中樞環節，是氫能源產業發展的重要基礎設施。

不同來源的氫氣經氫氣壓縮機增壓後，儲存於高壓儲槽內，再透過氫氣加註機為氫燃料電池車加註氫氣。加氫站作為氫能源戰略中十分關鍵的一環，以其氫燃料的儲備輻射週邊區域，使得車輛能夠及時補充能源，形成良好的循環，才能推動燃料電池的發展。

在確保安全的前提下，站內製氫、儲氫和加氫一體化的加氫站等新模式也正在積極探索中，《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》中鼓勵充分利用站內製氫生產成本低的優勢，推動氫能分散式生產和就近利用。 "

透過光伏發電、風電以及太陽能等再生能源電解水製氫，在製氫過程中將基本上不會產生溫室氣體，因此被稱為「零碳氫氣」。

"電力儲能中抽水蓄能佔比超過86%。氫儲能具有放電時間長、規模化儲氫性價比高、儲運方式靈活、不會破壞生態環境等優勢。氫儲能應用場景豐富，在電源側，氫儲能可以減少棄電、平抑波動；在電網測，氫儲能可以為電網運行調峰容量和緩解輸變線路阻塞等。

氫儲能目前多採用鹼性電解槽技術配合高壓氣態儲氫技術以及質子交換膜燃料電池完成。再生能源儲存及電-電轉化，能量轉化效率有待提升。透過改善鹼性電堆、電極與隔膜材料，優化質子交換膜電解槽的設計與製造流程提高再生能源儲能效率，透過提高儲氫壓力、開發氫氣液化設備及儲槽提升儲氫效率，預計2025 年可達到40-45%的電-電轉化效率以及15-20mol/L 的儲氫密度。 "

利用金屬氫化物吸氫放熱、脫氫吸熱的性質，可以建立熱泵循環或熱吸附壓縮機。

利用電解水的逆反應，氫氣與氧氣（或空氣）發生電化學反應生成水並釋放出電能，即「燃料電池技術」。燃料電池可應用於固定或移動式電站、備用峰值電站、備用電源、熱電聯供系統等發電設備。

"純氫氣、氫氣與天然氣的混合可以為燃氣渦輪機提供動力，從而實現發電行業的脫碳。氫能發電有兩種方式。一種是將氫能用於燃氣渦輪機，經過吸氣、壓縮、燃燒、排氣過程，帶動馬達產生電流輸出，即「氫能發電機」。高峰時再透過氫能發電，以此實現電能的合理化應用，減少資源浪費。運工程，環保工程、充能功能。

早期氫氣在建築中的使用將主要是混合形式。氫氣與天然氣混合，以體積計算的比例可達到20%，而無需改造現有設備或管道。

和使用純氫相比，將氫氣混合到天然氣管道中可以降低成本，平衡季節性用能需求。隨著氫氣成本的下降，北美、歐洲和中國等擁有天然氣基礎設施和有機會獲得低成本氫氣的地區，預計將逐漸在建築的供熱、供暖中使用氫氣。

氫氣價格低至10-21元/kg時，在分散式暖氣方面可以與天然氣競爭；

預計到2030年，建築熱電聯供的氫能需求量將達3萬-9萬t/年； 挪威船級社DNV預測，在2030年代後期，純氫在建築中的使用預計將超過混合氫氣；到2050年，氫氣在建築供暖和供熱能源總需求中約佔3-4%。