氫能因其低碳環(huán)保的屬性得到世界各國的認(rèn)可，在各國想盡辦法降低碳排放的過程中，發(fā)展氫能成為首選。
政策催動(dòng)行業(yè)加速發(fā)展
氫能產(chǎn)業(yè)的紅火程度很重要一點(diǎn)是政策推動(dòng)的結(jié)果。氫能匯（微信公眾號(hào)：h2-2005）了解到，無論是國際還是國內(nèi)，頻頻出臺(tái)的氫能規(guī)劃、政策，推動(dòng)了整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。
2016年10月，中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院資源與環(huán)境分院和中國電器工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的《中國 氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)皮書（2016）》首次提出了我國氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展路線圖。對(duì)我 國中長期加氫站和燃料電池車輛發(fā)展目標(biāo)進(jìn)行了規(guī)劃。主要包括：到2020年，加氫站數(shù) 量達(dá)到100座；燃料電池車輛達(dá)到10,000輛；氫能軌道交通車輛達(dá)到50列；到2030年，加氫站數(shù)量達(dá)到1,000座，燃料電池車輛保有量達(dá)到200萬輛；到2050年，加氫站網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建完成，燃料電池車輛保有量達(dá)到1,000萬輛。
2019年兩會(huì)期間，氫能被首次寫入《政府工作報(bào)告》，2016-2022年期間，工信部、 國務(wù)院、發(fā)改委等多部門陸續(xù)發(fā)布支持、規(guī)范氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展政策，國家的“十四五” 規(guī)劃中提到，要加速氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，氫能產(chǎn)業(yè)在“十四五”期間將提速發(fā)展。
在地方政策方面，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國有北京市、上海市、廣州市、浙江省、江蘇 省、貴州省和四川省等多個(gè)省市地區(qū)發(fā)布了相對(duì)完整和豐富的氫能相關(guān)政策或規(guī)劃。在加氫站、氫燃料電池車數(shù)量、氫能科技創(chuàng)新等領(lǐng)域都有相應(yīng)布局。
市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局分散
國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，央企帶頭發(fā)展氫能。根據(jù)國資委在國新辦在2021年7月舉行的新聞發(fā)布會(huì)上的數(shù)據(jù)顯示：已有超過三分之一的中央企業(yè)在布局包括制氫、儲(chǔ)氫、加氫、用氫等全產(chǎn)業(yè)鏈，均取得了一批技術(shù)研發(fā)和示范應(yīng)用的成果。
如中國石化和中國石油重點(diǎn)布局氫能儲(chǔ)運(yùn)零售終端建設(shè)和運(yùn)營領(lǐng)域，國家能源集團(tuán)和中船重工重點(diǎn)布局氫能產(chǎn)業(yè)鏈及氫能裝備，國家電投、東方電氣和中船重工將重心放在氫燃料電池及其核心部件，東風(fēng)集團(tuán)、一汽集團(tuán)、中國中車和寶武集團(tuán)則聚焦 終端應(yīng)用燃料電池汽車、列車、氫冶金。
盡管如此，氫能整個(gè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局依然相對(duì)分散。從市場(chǎng)集中度看，中國石化和國家能源集團(tuán)兩大公司氫氣產(chǎn)量幾乎占了市場(chǎng)份額的3成，而剩余7成分散到各個(gè)企業(yè)中。
制氫技術(shù)誰是王者
從制氫角度看，無論是煤制氫還是綠電制氫亦或是核能制氫，都是制氫的一種方式。但從成本上看，當(dāng)前化石燃料制氫技術(shù)最為成熟，制氫效率最高，但是在各類制氫技術(shù)中，化石燃料制氫的二氧化碳排放量也更多。
相比之下，用風(fēng)電、光伏等可再生能源制氫可以大幅 降低二氧化碳的排放量，也有利于解決棄風(fēng)、棄光問題。由于目前電解水的能量損耗率較高，可再生能源制氫的效率約30%。另外，核能制氫的碳排放量也較低，同時(shí)核能制氫的效率能夠達(dá)到約 55%。
單從電解水制氫來看，是未來氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向，而電解水制氫也有不同的技術(shù)路線，堿性電解水(ALK)、質(zhì)子交換膜(PEM) 電解水和固體氧化物電解水(SOEC)3 種類型中，質(zhì)子交換膜(PEM) 電解水應(yīng)用更廣，未來前景更有優(yōu)勢(shì)。
目前 PEM電解水制氫系統(tǒng)設(shè)備成本高出ALK電解系統(tǒng)設(shè)備成本的6-7倍。2020年數(shù)據(jù)顯示，電解水制氫，ALK平準(zhǔn)化成本約23-28元/kg，采用PEM電解水制氫技術(shù)成本約為ALK的1.4倍。
盡管成本存在差異，但自從中國石化去年在燕山石化建設(shè)的首套質(zhì)子交換膜（PEM）制氫示范站啟動(dòng)，意味著中國石化首次打通了PEM 電解水制氫設(shè)備從關(guān)鍵材料、核心部件到系統(tǒng)集成的整套流程。中國石化PEM 制氫示范站采用大面積均一膜電極，此設(shè)計(jì)方案可直接發(fā)展為單槽兆瓦級(jí)規(guī)模，為質(zhì)子交換膜電解水制氫技術(shù) 進(jìn)行大型化試驗(yàn)提供設(shè)計(jì)依據(jù)。
另外一點(diǎn)值得重視的是核能制氫，這或許成為大規(guī)模制氫的一個(gè)重要選項(xiàng)。核電運(yùn)行穩(wěn)定、可靠、換料周期長，可作為基荷電源大規(guī)模替代傳統(tǒng)化石能源，可與其他清潔能源一起構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系。氫能是未來最有希望得到大規(guī)模利用的清潔能源之一，核能具備高效、低耗、環(huán)保、清潔的特點(diǎn)，核能制氫將二者結(jié)合，進(jìn)行氫的大規(guī)模生產(chǎn)， 有望成為未來氫氣大規(guī)模供應(yīng)的途徑。
儲(chǔ)氫瓶加速國產(chǎn)化
儲(chǔ)氫領(lǐng)域，當(dāng)前仍以儲(chǔ)氫瓶為主。高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫充放氣速度快，但安全隱患系數(shù)較高。低溫液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)存在難度系數(shù)大、液化成本高、能耗大和絕熱材料成本高等弊端。
目前已商業(yè)化應(yīng)用的高壓儲(chǔ)氫氣瓶主要是 I 型瓶、II 型瓶、III 型瓶和 IV 型瓶。I 型瓶由金屬鋼組成；II 型瓶采用金屬材質(zhì)為主，外層纏繞玻璃纖維復(fù)合材料；III 型瓶、IV 型瓶外部采用碳纖維纏繞，III 型瓶內(nèi)膽為金屬，IV 型內(nèi)膽為塑料。
國內(nèi)目前應(yīng)用較多的是35MPa 儲(chǔ)氫Ⅲ型瓶，碳纖維復(fù)合材料是核心組成部分，但是由于國內(nèi)的碳纖維以進(jìn)口為主，2020 年中國碳纖維的進(jìn)口量占需求量的6成左右，碳纖維復(fù)合材料成本約占35MPa 儲(chǔ)氫Ⅲ型瓶生產(chǎn)成本的 62.5%。
Ⅳ型瓶可能更好滿足車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)趨向安全、高儲(chǔ)氫密度、 輕量化、低成本、成壽命等方面的發(fā)展要求，未來隨著Ⅳ型瓶原材料的進(jìn)一步國產(chǎn)化， 性價(jià)比將得到突顯，并加速應(yīng)用于新能源汽車領(lǐng)域。
質(zhì)子交換膜電池技術(shù)是主流
從氫燃料電池車發(fā)展的情況看，目前世界各國的氫燃料電池車的市場(chǎng)保有量都存在不足的情況。之所以燃料電池車推廣速度不夠快，很重要的一個(gè)原因在于其價(jià)格高昂。
從成本角度看，燃料電池構(gòu)成了燃料電池汽車成本的大部分， 燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)是燃料電池汽車成本高昂的主要原因，一輛燃料電池汽車總成本約三分之二來自于燃料電池系統(tǒng)，其中質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)主導(dǎo)的燃料電池系統(tǒng)構(gòu)成了燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈的價(jià)值核心部分。
燃料電池生產(chǎn)技術(shù)共分為5種。其中，質(zhì)子交換膜燃料技術(shù)是繼堿性、磷酸性以及熔融碳酸鹽以及固體氧化物燃料電池之后，迅速發(fā)展起來的溫度最低，比能最高、啟動(dòng)最快、壽命最長，應(yīng)用最為廣泛的第五代燃料電池，也是現(xiàn)階段國際燃料電池汽車廠商普遍采用的燃料電池技術(shù)。
膜電極是燃料電池系統(tǒng)的組成成分之一，氫氣通過氫能源車的燃料電池系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為電能，膜電極是氫氣轉(zhuǎn)換為電能的反應(yīng)場(chǎng)所，膜電極技術(shù)門檻高，具有極高的成長性、產(chǎn)品附加值和競(jìng)爭(zhēng)壁壘，膜電極則是燃料電池系統(tǒng)的核心的零部件。
