國內氫能與燃料電池發展現狀及分析

1、國內氫能產業鏈的結構分析

氫能產業鏈主要包括：氫的制取、儲存、運輸和應用等環節。氫既可廣泛應用于傳統領域，又可應用于新興的氫能車輛(包括乘用車、商用車、物流車、叉車、軌道車等)以及氫能發電(包括熱電聯供分布式發電、發電儲能、備用電源等)。為加快發展中國的氫能產業，依據目前的資源條件和能源產業狀況，應在加強氫安全的基礎上，積極推行氫源多元化及氫能多元化和規模化應用。

我國近年來每年純度99%以上氫氣的使用量約700億立方米(約600萬噸)，年產值1200億元人民幣以上。目前國內發展氫能的生產方式，主要有煤制氫、天然氣制氫和工業副產氫，其中工業副產氫追溯其上游一次能源主要還是煤和天然氣。因此，目前國內氫能生產主要還是依靠化石能源，而電解水制氫僅占比2%—4%，占比較為有限。對于氫能的消費，國內大約90%或更多純度99%左右的氫氣都用于煉化產品生產過程中的加氫，以及合成氨、合成甲醇、石油煉化等化工領域，僅有2%—4%的氫氣作為工業氣體用于冶金、鋼鐵、電子、建材、精細化工等行業的還原氣、保護氣、反應氣等，而在燃料電池汽車領域氫能的利用更少。總體看，目前我國具備一定的氫工業基礎，但是仍然還是以工業原料為主。氫作為能源消費的市場規模依然較小。
鋰電池的分容是非常重要的
在氫能和燃料電池發展方面，我國也一直不落后。2016年10月，中國標準化研究院資源與環境分院和中國電器工業協會發布的《中國氫能產業基礎設施發展藍皮書(2016)》首次提出了我國氫能產業的發展路線圖(表1)。對我國中長期加氫站和燃料電池車輛發展目標進行了規劃。《中國制造2025》明確提出燃料電池汽車發展規劃，更是將發展氫燃料電池提升到了戰略高度。目前不論是國內的氫能技術，還是氫能產業基礎，雖然都具有一定的戰略規模，但是與國際最先進水平還有一定的差距。

2、我國燃料電池產業和技術發展現狀

國內燃料電池產業化現狀及問題

在我國中東部沿海經濟、技術實力較強的珠三角、長三角和北京等地區，聚集了我國燃料電池發展的主要企業。并且，近2年燃料電池投資熱度升溫，由幾年前的數家發展到現在的近千家燃料電池企業。與國外豐田、現代等燃料電池生產企業發展路線不同，中國氫燃料電池汽車企業主要分布在商用車領域——氫燃料電池商用車已實現量產。氫燃料電池乘用車還處于示范運行階段，其中上汽集團對燃料電池乘用車投入力度最大，2017年發布國內第一款商業化燃料電池輕型客車——大通V80。燃料電池叉車方面，我國已有東莞氫宇等企業布局，隨著氫能市場不斷成熟，我國叉車市場會是燃料電池另一個巨大的應用場景。
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加氫站方面，目前我國已形成了一批從加氫站設計到運營的企業，這些企業主要集中在北上廣地區。目前我國制氫、儲氫、加氫等環節的關鍵核心設備，還不能全部“國產化”，成本難降。我國建成可運行加氫站12個，在建19個，典型代表北京永豐加氫站和上海安亭加氫站均從國外引進核心設備和技術咨詢服務。我國示范性加氫站及燃料電池客車車載供氫系統尚處于35兆帕壓力技術水平。為與客車配套，現有加氫站采用45兆帕隔膜式壓縮機、45兆帕儲氫罐和35兆帕氫氣加注機等設備，壓力標準提升還有待未來70兆帕燃料電池汽車普及。

國內燃料電池技術現狀及問題

在系統方面，國內燃料電池開發以車用質子交換膜燃料電池為主，已經具有系統自主開發能力且生產能力較強。以新源動力、億華通、氟爾賽、重塑科技和國鴻重塑為代表的企業，具備年產萬臺燃料電池系統的批量生產能力。然而在燃料電池系統關鍵零部件方面，中國與國際先進水平差距較大，基本沒有成熟產品。
鋰電池的比能量在不同類型的電池上不一樣
在電堆方面，國內燃料電池電堆正在逐漸起步，電堆及產業鏈企業數量逐漸增長，產能量級提升，到2018年國內電堆產能超過40萬千瓦。目前，國內電堆廠商主要有兩類：①自主研發，以新源動力、神力科技和明天氫能為代表；②引進國外成熟電堆技術，以廣東國鴻為代表，其余企業有濰柴動力、南通百應等。

在雙極板方面，由于機加工石墨板成本高，復合材料雙極板近年來開始走向應用，如石墨/樹脂復合材料、膨脹石墨/樹脂復合材料、不銹鋼/石墨復合材料等。國內新源動力開發的不銹鋼/石墨復合雙極板電堆已經應用于上汽大通V80輕型客車上。廣東國鴻引進加拿大Ballard公司膨脹石墨/樹脂復合雙極板生產技術，生產電堆已經裝備數百輛燃料電池車。乘用車燃料電池具有高能量密度需求，金屬雙極板相較于石墨及復合雙極板具有明顯優勢。金屬雙極板的設計及加工技術主要掌握在國外企業，國內企業尚處于小規模開發階段，但是明天氫能科技公司正在建設年產萬臺級自動化生產線。

在膜電極方面，以新源動力、武漢理工新能源為代表，初步具備了不同程度的生產線，年產能在數千平方米到萬平方米，但還需要開發以狹縫涂布為代表的大批量生產技術。市場上主要生產全氟磺酸膜的企業主要來自于美國、日本、加拿大及中國。我國已具備質子交換膜國產化能力，山東東岳集團質子交換膜性能出色，具備規模化生產能力。目前，東岳DF260膜厚度可做到15μm，在OCV情況下耐久性大于600小時。
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在催化劑方面，海外企業領先，國內正起步。國內尚處于研究階段的單位有兩類：①國內企業，如貴研鉑業。貴研鉑業主營汽車尾氣鉑催化劑，和上汽共同研發燃料電池催化劑。②研究機構，如中國科學院大連化學物理研究所、上海交通大學、清華大學等。例如，中國科學院大連化學物理研究所制備的Pt3Pd/C合金催化劑，已應用于新源動力生產的燃料電池發動機。