氢能如何应用在工业领域？

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氢气是在已知气体中最轻的气体，在常温常压下是无色无臭无味的可燃性气体，在空气和氧气中有很宽的可燃范围。氢气的燃点较高，但其点火能很小，所以很容易着火，在微小的静电火花下也容易着火，接触明火或遇热时就可燃烧，发出几乎看不见的火焰。氢气又是一种高能燃料，当与空气或其他氧化剂结合着火时，以放热或爆炸的方式释放出大量的能量，其反应的猛烈程度取决于燃烧的条件。

高纯氢气是指纯度等于或高于99.999%的氢气。高纯氢气在空气中的可燃限为4.0%～75.0%（V），自燃温度为571.2℃，相对密度ds（0℃，空气=1）为0.06960，液体密度70.96kg/m³（-252.8℃，101.3kPa），沸点-252.8℃，熔点-259.2℃。氢分子由两种同分异构体组成，常温下正仲氢比例为75:25。随着温度降低，仲氢比例提高，伴随着放出转化热。20.4K时平衡组成为0.2:99.8。氢气无毒，但不能维持生命。

高纯氢气应用非常广泛，可用于电子工业、精细化工、医药中间体、冶金、食品加工、建材浮法玻璃、航天等领域。

电子工业是高纯氢气产品的大用户。在电真空材料如钨、钼的生产过程中，用高纯氢气还原氧化物成粉末，再加工成线材或带材。在半导体行业，大规模和超大规模集成电路制作过程中，需要使用大量的高纯氢气甚至超高纯氢气作为配置SiH4/H2等混合气的底气。在制作电子管的阳极、阴极、栅极等器件时，必须要用纯氢进行专门的烧氢处理。非晶硅太阳能电池的主材非晶硅膜制造时要采用体积分数在99.999%以上的氢和硅烷的混合气。光导纤维的主要类型是石英玻璃纤，在光纤预制棒、光缆和光电元器件的制造过程中，均需氢氧焰加热（1200-1500℃），其对氢气的纯度和洁净度的要求都很高。

在精细化工和医药中间体产品制造中，高纯氢气是基本原料之一，氢气的纯度对产品质量和能耗影响很大。而在各种使用催化剂的加氢工业中，氢气中杂质含量的高低决定昂贵的催化剂寿命和产品收率，因而决定产品的成本。

在冶金工业中，氢气用作还原剂将金属氧化物还原成纯金属，如制造钨、钛、钴、锇、钽、铝、钢、镍、铬、硅等高品质产品时需使用高纯氢气。在某些金属的高温加工中必须使用氢气作为保护气，如在冷轧硅钢片生产和铜制品退火中需使用高纯氢。

此外，在化工与食品领域，高纯氢气可对人造黄油、食用油、洗发精、润滑剂、家庭清洁剂及其它产品中的脂肪氢化；浮法玻璃领域，利用高纯氢气极强的还原性可以去除玻璃高温加工过程残余的氧；航天领域，高纯氢气可用作火箭燃料等。

高纯氢气的用途广泛，随着经济的发展和科技的进步，高纯氢气的应用领域也在不断延伸。另外，除了欧美日等传统的高纯氢气需求区域，印度、巴西、俄罗斯等新兴国家和地区的高纯氢气需求量也快速增长。近几年，全球高纯氢气的市场需求量不断上升，2017年已超过14亿立方米。

进入21世纪以来中国经济、科技迅速发展，电子工业、精细化工、冶金、食品、浮法玻璃及航天等产业均为国家大力发展的重点产业领域，这些行业的发展状态决定着高纯氢气市场的需求量。近几年我国高纯氢气行业需求量快速增长，2017年需求量已达到2.58亿立方米，预计2022年中国高纯氢气需求量就超过4亿立方米。我国高纯氢气行业发展空间较大。

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