氫冶金政策前置，確立四大技術路徑。2022年1月，國家發展和改革委員會、工業和信息化部、生態環境部等三部門曾發布《關于促進鋼鐵工業高質量發展的指導意見》，明確提出了地方和企業指定氫冶金行動方案，推動可再生氫冶金。截至目前，鋼鐵行業針對氫冶金研究初步形成氫基豎爐直接還原煉鐵技術、氫基流化床直接還原煉鐵技術、高爐富氫冶煉技術和富氫熔融還原煉鐵技術等四大技術路徑。

根據中國氫能聯盟研究院測算，2030年，鋼鐵行業總氫氣需求約為174萬噸，其中可再生氫需求約為94萬噸，其余為工業副產氫。

空間分布方面，西北地區可再生氫資源豐富、儲運成本低，是氫能煉鐵的重要發展基地，氫氣需求最多，其次分別是華北、華南和華東地區。

目前我國發展氫冶金面臨以下困難：

（1）高品位鐵礦資源匱乏：氫基直接還原要求鐵精粉品位達到68%以上，脈石含量低于4%，而我國鐵礦石是以低品位磁鐵礦為主，高品位鐵礦資源匱乏，難以支撐我國大規模開展直接還原鐵生產。

（2）氫能資源少、利用成本高：利用綠電—電解水制氫工藝，氫氣成本是焦爐煤氣制氫和天然氣制氫的2倍~3倍，用氫成本較高，難以和高爐—轉爐長流程在成本上進行競爭。

（3）技術研發難點多：全氫直接還原煉鐵技術是對現有高爐—轉爐工藝的革新，在技術研發上具有較多關鍵問題需要解決。一是氫還原為強吸熱反應，將影響到反應器內溫度場分布，而反應溫度的變化將影響氫氣利用效率。二是依照現有氣基豎爐工藝或流化床工藝，氫還原反應器內熱量均依靠高溫還原氣的物理熱帶入，解決熱量不足問題將是未來研發重點。三是通過提高還原氣溫度和增加還原氣流量來補充熱量，將影響到氫氣在豎爐中的流速，進一步影響氫氣還原率及利用效率，同時對氣體加熱爐裝備、反應器的耐高溫、耐高壓、防泄漏、耐氫蝕性等帶來巨大挑戰。四是全氫還原無滲碳條件，不含碳的直接還原鐵熔點高、極易再氧化、自燃，難以安全儲存和運輸。

（4）可再生能源制綠氫與冶金流程耦合難度大：冶金工業是一種流程制造系統，生產基地由多個不可拆分的化工、冶金反應器組成，反應器內部高溫、高壓，伴有連續進行的多相物質相互轉化的化學反應，對系統的可靠性要求很高，必須長期連續穩定運行。

2030年中國氫能煉鋼耗氫量分布（單位：萬噸）：

氫氣在鋼鐵行業的應用（三種工藝示意圖）：