一、近幾年國家能源局、發(fā)改委等多部門(mén)發(fā)布政策支持氫能發(fā)展。

氫能是清潔、低碳能源，在使用過(guò)程中不產(chǎn)生額外污染，也不產(chǎn)生二氧化碳排放，在雙碳背景下，2019 年氫能首次被寫(xiě)入《政府工作報告》，緊接著(zhù)國家各部委密集出臺各項氫能支持政策，內容涉及氫能制儲輸用加全鏈條關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、氫能示范應用、基礎設施建設等。2022 年 3 月，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(cháng)期規劃(2021-2035 年)》，以實(shí)現“雙碳”目標為總體方向，明確了氫能是未來(lái)國家能源體系的重要組成部分，提出了氫能產(chǎn)業(yè)的三個(gè)五年階段性發(fā)展目標，同時(shí)也明確了氫能是戰略性新興產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)方向，氫能產(chǎn)業(yè)上升至國家能源戰略高度;2022 年 6 月，國家發(fā)改委、國家能源局等九部門(mén)聯(lián)合印發(fā)《“十四五”可再生能源發(fā)展規劃》，明確要推動(dòng)可再生能源規?；茝屠?，為“十四五”期間氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展明確指導方向。

截至目前，全國已有 20 多個(gè)省份發(fā)布氫能規劃和指導意見(jiàn)共計 200 余份，全產(chǎn)業(yè)鏈規模以上工業(yè)企業(yè)超過(guò) 30 家，集中分布在長(cháng)三角、粵港澳大灣區、環(huán)渤海三大區域，氫能產(chǎn)業(yè)呈現集群化發(fā)展態(tài)勢。目前，中國已初步掌握氫能制備、儲運、加氫、燃料電池和系統集成等主要技術(shù)和生產(chǎn)工藝，在部分區域實(shí)現燃料電池汽車(chē)小規模示范應用，在制、儲、輸、加、用等全產(chǎn)業(yè)鏈規模以上工業(yè)企業(yè)超過(guò)300 家，集中分布在長(cháng)三角、粵港澳大灣區、京津冀等區域。

二、目前中國以化石燃料制氫為主，短期難以改變；而電解水制氫法可持續、低污染，長(cháng)期有望進(jìn)一步發(fā)展。

國內氫能產(chǎn)業(yè)尚處于市場(chǎng)導入階段，常用的制氫方法包括化石燃料制氫、工業(yè)尾氣副產(chǎn)提純制氫、熱分解制氫、電解水制氫等?，F階段國內主要用來(lái)制氫的方法是化石燃料制氫法，包括煤制氫、天然氣制氫、甲醇制氫等，化石燃料制氫技術(shù)成熟且成本很低，但需要面臨著(zhù)二氧化碳排放量高、氣體雜質(zhì)多和環(huán)保審批等多重壓力，長(cháng)期化石燃料制氫的方法不可持續。工業(yè)副產(chǎn)氫有望迎來(lái)快速發(fā)展。

短期內，我國工業(yè)副產(chǎn)氣的制氫規?？蛇M(jìn)一步提高。工業(yè)副產(chǎn)制氫額外投入少，成本低，能夠成為氫氣供應的有效補充，具備較高經(jīng)濟性，同時(shí)在工業(yè)副產(chǎn)氫在碳排放量方面相對于現階段電解水和化石能源制氫也具有相對優(yōu)勢。電解水制氫法可持續且低污染，是長(cháng)期相對更優(yōu)的一種制氫方式。電解水制氫共有堿性(AWE)、質(zhì)子交換膜(PEM)、固體氧化物(SOEC)和陰離子交換膜(AEM)電解等四種技術(shù)路線(xiàn)，其中堿性 AWE 是較早工業(yè)化的水電解技術(shù)，具有數十年的應用，技術(shù)較為成熟。

近年來(lái)，PEM 電解水技術(shù)在產(chǎn)業(yè)化方面發(fā)展迅速;SOEC 電解水技術(shù)處于初步示范階段;AEM 電解水的研究剛剛起步。成本方面，電解水制氫一般包括設備成本、能源成本(電力)、運營(yíng)費用及原料費用，其中能源成本占比最大，一般占 40%-60%(AWE/PEM)，甚至可達 80%，由電解制氫效率因素驅動(dòng)，設備成本占比次之。以目前主流的堿性電解水制氫為例測算其經(jīng)濟性，制氫效率約 5KWh/Nm3 ，電費成本約占 72-85%，固定成本占 7.8%，設備維護成本占 4.1%，水費占 2.8%，其經(jīng)濟性受電價(jià)的影響最大，按照平均工業(yè)電價(jià) 0.6 元/KWh 計算，成本約 40-50 元/kg，電解水制氫成本遠高于其他工藝，短期應用受限。

三、氫氣的運輸和儲存是突破氫氣大規模應用瓶頸的關(guān)鍵。

在常溫常壓下，氫氣的密度只有空氣的 1/14， 即在 0 ℃時(shí)，一個(gè)標準大氣壓下，氫氣的密度為 0.0899 g/L，所以對儲氫技術(shù)具有高安全性、大容量、低成本以及取用方便的要求。儲運氫技術(shù)主要包括氣態(tài)存儲、低溫液態(tài)存儲、固態(tài)存儲、有機液態(tài)存儲。其中高壓氣態(tài)存儲技術(shù)較成熟，有著(zhù)充放氫速度快、成本低的優(yōu)勢，是目前車(chē)用儲氫的主要方法，但也存在體積儲氫密度低的問(wèn)題，未來(lái)高壓氣態(tài)儲氫還需向輕量化、高壓化、低成本、質(zhì)量穩定的方向發(fā)展;低溫液態(tài)儲氫低溫液態(tài)儲氫是先將氫氣液化，然后儲存在低溫絕熱真空容器中，該方式的優(yōu)點(diǎn)是氫的體積能量高，但液氫的沸點(diǎn)極低，與環(huán)境溫差極大，對儲氫容器的絕熱要求很高，目前僅應用于航空航天領(lǐng)域。

固體儲氫方法的體積儲氫密度高、安全性高、且操作條件不需要高壓容器，得到的氫氣純度高，但存在質(zhì)量?jì)涿芏鹊颓椅諝溆袦囟纫蟮娜秉c(diǎn)，目前仍處于實(shí)驗研究階段;有機液態(tài)儲氫是通過(guò)加氫反應將氫氣與甲烷等芳香族有機化合物形成分子內結合有氫的甲基環(huán)己烷等飽和環(huán)狀化合物，可在常溫常壓下，以液態(tài)形式進(jìn)行儲存和運輸，使用時(shí)在催化劑作用下通過(guò)脫氫反應提取出氫氣，儲運過(guò)程安全、高效，但還存在脫氫技術(shù)復雜、操作苛刻，脫氫能耗大，脫氫催化劑技術(shù)亟待突破等技術(shù)瓶頸。

四、氫能的應用和廣泛商業(yè)化離不開(kāi)加氫站基礎設施的建設。

加氫站是將不同來(lái)源的氫氣通過(guò)壓縮機增壓儲存在站內的高壓罐中，再通過(guò)加氣機為氫燃料電池汽車(chē)加注氫氣，從氫源供應方式可分為外供氫加氫站和站內制氫加氫站，目前國內以外供氫加氫站為主。加氫站系統包括供氫系統、壓縮系統、存儲系統和加注系統四個(gè)主要模塊。供氫系統是通過(guò)外供槽車(chē)與卸氣柱，提供氫氣來(lái)源;壓縮系統是壓縮氫氣，主要設備有氫氣隔膜壓縮機、冷卻器等;存儲系統的功能是在加氫站內部存儲氫氣，主要設備是儲氫瓶組;加注系統是將加氫站和公交車(chē)的儲罐相連接，為車(chē)輛加注氫氣，主要設備是加氫機。

加氫站成本主要是由設備構成，包括壓縮機、加氫機、高壓閥門(mén)及管件、冷水機組和循環(huán)水管路系統、卸氣柱、儲氣瓶組和控制系統等，儲氣瓶組、壓縮機和加氫機占據加氫站成本的主要部分，以外供氫氣作為氫源的加氫站，設備方面的投資主要在于氫氣壓縮設備(40%)和高壓儲氫裝置(30%)。當前加氫站因為運營(yíng)的氫燃料電池汽車(chē)少，很難實(shí)現運營(yíng)盈利，各地加氫站更像是地方政府為發(fā)展氫燃料汽車(chē)產(chǎn)業(yè)配套服務(wù)的基礎設施，未來(lái)加氫站的建站方式將由單一加氫站向油氫合建、氣氫合建、氫電合建發(fā)展，從單個(gè)加氫站逐步向網(wǎng)絡(luò )化發(fā)展。

五、氫能的應用場(chǎng)景豐富，包括道路車(chē)輛、鐵路、船舶、管道運輸等，氫能有望在交通運輸領(lǐng)域率先實(shí)現商業(yè)化。

用氫環(huán)節上，燃料電池是氫能利用的主要途徑。氫燃料電池是通過(guò)氫氣和氧氣的化學(xué)能直接轉換成電能的發(fā)電裝置，可廣泛應用于交通、工業(yè)、建筑、軍事等領(lǐng)域，燃料電池本質(zhì)是水電解的“逆”裝置，直接將化學(xué)能轉化為電能，有無(wú)需燃燒、功率密度高等特點(diǎn)。按照電解質(zhì)的不同，常用的燃料電池可分為質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)和磷酸型燃料電池(PAFC)、堿性燃料電池 (AFC)和碳酸型燃料電池 (MCFC)等。其中質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)是最快發(fā)展起來(lái)的，具有體積小、快速啟動(dòng)、壽命長(cháng)、能量轉換效率高、電流密度大和應用場(chǎng)景廣泛的優(yōu)點(diǎn)，是現階段燃料電池汽車(chē)廠(chǎng)商普遍采用的燃料電池技術(shù)。此外，電堆和系統也是兩個(gè)重要組成部分，電堆有雙極板、膜電極、催化劑膜、氣體交換層次膜。電化學(xué)工藝主要發(fā)生在膜電極當中，雙極板主要分為石墨雙極板、金屬雙極板和復合雙極板，其中石墨雙極板是目前使用面積最大的，金屬雙極板較容易氧化，石墨雙極板和復合雙極板的穩定性較強。

電堆運行需要一個(gè)燃料電池系統來(lái)進(jìn)行控制，氧氣主要來(lái)源于空氣，氫氣和氧氣流轉的速率由系統來(lái)控制。目前氫燃料電池汽車(chē)滲透率很低，不到 1 萬(wàn)量，基礎設施沒(méi)有跟上，已經(jīng)可以應用于上路的車(chē)也僅為 50%-60%，我國政策上目前規劃是 2025 年燃料電池汽車(chē)可達 5 萬(wàn)輛，2030 年達到 100萬(wàn)輛以上;同時(shí)也對成本提出了要求，到 2025 年商用車(chē)低于 200 萬(wàn)，乘用車(chē)低于 20 萬(wàn)到 2030 年商用車(chē)低于 100 萬(wàn)，乘用車(chē)低于 18 萬(wàn)，主要應用于客車(chē)、中卡、重卡、城市環(huán)衛車(chē)、垃圾車(chē)等，減少對煤炭、石油、天然氣的依賴(lài)。近年來(lái)燃料電池和制氫系統的性能逐漸提高，成本不斷下降，但是推進(jìn)氫能應用需要協(xié)調區域和部門(mén)共同制定燃料電池和氫相關(guān)的標準，從而在研發(fā)、布局和制造方面實(shí)現規模經(jīng)濟，存在很大的發(fā)展障礙。