在全球鋼鐵業邁向碳中和的進程中，利用氫氣直接還原鐵礦石(DRI)已確立為低碳鋼鐵技術的主流方向之一。該技術以氫氣替代傳統焦炭，若進一步使用綠氫，能實現幾乎零碳排。截至2024年，歐盟已宣佈其DRI總產能達到3,300萬噸/年，佔高爐產能的27%，主要集中在安賽樂米塔爾、薩爾茨吉特等企業。
然而，氫基DRI技術的大規模商業化仍面臨多重挑戰。核心挑戰在於綠氫的低成本穩定供應。目前氫基DRI的能耗(約13.7GJ/t)高於天然氣基DRI(約11.3 GJ/t)。根據2023年歐洲市場評估，若無碳稅調節，當綠氫價格達到4美元/kg時，氫基DRI 成本會比傳統高爐-轉爐(BF-BOF)高出 58% ，綠氫價格須降至約1.7美元/kg以下才具備市場競爭力。此外，從現有天然氣基DRI轉向純氫基DRI絕非易事，這涉及反應熱力學、傳質與熱平衡的顯著變化，並對現有還原爐的材料抗氫腐蝕與氫脆性提出更高要求。
為加速突破，人工智慧（AI）賦能成為關鍵路徑。AI可應用於多個環節，包括：透過AI驅動的催化劑篩選平臺優化還原動力學，利用計算流體力學與強化學習實時優化還原爐內的氣流組織與噴射模式，以及開發集成氣象與電價預測的「風光氫-電網協同優化平臺」以降低綠氫成本。
展望未來，氫基DRI技術將持續成熟，預計到2030年，全球綠氫供應量將可勉強滿足鋼鐵業DR 轉型。在保持戰略定力的同時，行業需在技術研發、能源結構與經濟可行性等方面持續協同，才能實現行業碳中和的目標。
不同工藝的DRI生產情況
（摘自：世界金屬導報 N.2720 B14-16 2025-05-27）