从工艺废气到清洁能源:半导体行业氢资源再生驱动能源结构转型

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单位上海大学微电子学院;
来源西安工业大学学报
出版年2025
期号02
摘要
在全球能源低碳转型背景下,氢能作为关键清洁能源载体,与半导体制造业的协同发展备受关注。中国半导体产业在先进制程与第三代材料领域的突破,大幅提升了对超高纯氢气的需求,2023年全球半导体用氢市场规模达1.42亿美元,预计2030年将突破2.47亿美元。然而,半导体制造中产生的含氢废气回收率仅20%,80%通过燃烧或直排,不仅导致资源浪费(年损失数百万吨氢气),还产生大量CO2(每吨氢气燃烧排放9吨)。在EUV光刻等工艺中,氢气需求激增(达传统工艺千倍),但废气成分复杂(含硅烷、酸性气体等),传统燃烧法效率低且与碳中和目标冲突。为应对挑战,电化学压缩(EHC)、变压吸附(PSA)等新技术崭露头角。EHC技术可提纯低浓度废气至99.999%以上,能耗降低2/3,且安全性高。然而,规模化应用仍面临杂质导致催化剂中毒、氢气纯度要求严苛(99.9999%以上)、技术成本高昂及产业链协同不足等瓶颈。国际政策如IEA净零路线图与欧盟氢能法案均强调工业副产氢回收的重要性,中国亦将氢能技术列为发展重点。本文系统分析半导体含氢废气回收技术与氢能产业链的互促关系,涵盖氢气储运、燃料电池等跨领域应用,提出通过技术创新与标准协同,推动半导体行业绿色转型,并为氢能规模化提供新路径,助力全球碳中和目标。未来需突破杂质处理、成本控制及产业链整合难题,以实现资源循环与低碳发展的双重效益。

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