為應(yīng)對(duì)氣候變化，全球掀起了開(kāi)發(fā)氫能的熱潮。一般認(rèn)為，氫將在能量轉(zhuǎn)換中發(fā)揮關(guān)鍵作用。國(guó)內(nèi)穩(wěn)定的政策環(huán)境支持企業(yè)和社會(huì)資本參與產(chǎn)業(yè)鏈上下游，推動(dòng)氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)快速進(jìn)入示范應(yīng)用階段。但規(guī)?；l(fā)展仍面臨氫燃料電池成本高、加氫站設(shè)施薄弱、終端耗氫成本高等技術(shù)和成本瓶頸。未來(lái)，技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)、政策等因素的協(xié)同作用將有助于加速氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化。

氫是宇宙中豐富的元素。氫能作為二次能源，是的碳中性能源載體，可用于發(fā)電、取暖和交通燃料。具有零污染、熱值高、貯存量大、儲(chǔ)量充足、應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)。氫的儲(chǔ)能特性使其具有跨時(shí)空靈活應(yīng)用的潛力，可與可再生能源有效對(duì)接，有助于可再生能源的吸收和規(guī)?；_(kāi)發(fā)。正是基于氫能的優(yōu)勢(shì)和潛力，在應(yīng)對(duì)氣候變化和全球能源轉(zhuǎn)型的大背景下，普遍認(rèn)為氫能將成為未來(lái)能源系統(tǒng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，在全球能源轉(zhuǎn)型和提高能源系統(tǒng)靈活性方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。近年來(lái)，全球資本、技術(shù)、輿論等因素共同促成了這一輪氫能熱潮。

01 | 技術(shù)因素導(dǎo)致制造氫燃料電池成本較高

氫燃料電池系統(tǒng)由電堆、供氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等部件共同構(gòu)成。電堆是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的部件，電堆成本占?xì)淙剂想姵叵到y(tǒng)總成本60%左右。造成電堆成本居高的主要因素包括：膜電極、電堆加工制造過(guò)程及使用環(huán)境要求。而電堆技術(shù)的瓶頸也導(dǎo)致氫燃料電池系統(tǒng)成本較高。

膜電極是電堆的部件，由催化劑、質(zhì)子交換膜、碳紙組成，其成本約占?xì)淙剂想姵叵到y(tǒng)的36%。目前商用催化劑為鉑/碳，其成本約占?xì)淙剂想姵叵到y(tǒng)成本的23%，是成本的主要來(lái)源。質(zhì)子交換膜、碳紙材料成本也較高，國(guó)內(nèi)主要依靠進(jìn)口，在性能和批量化上與國(guó)外還存在差距。膜電極已經(jīng)發(fā)展到第三代有序化膜電極技術(shù)，趨勢(shì)是降低大電流密度下的傳質(zhì)阻力，進(jìn)一步提高燃料電池性能，降低催化劑用量，使膜電極的材料成本大幅降低。

均一性是制約電堆性能的重要因素，也是影響制造成本的關(guān)鍵。電堆通常由數(shù)百節(jié)單電池串聯(lián)而成，均一性與材料的均一性、部件制造過(guò)程的均一性有關(guān)；特別是流體分配的均一性，不與材料、部件、結(jié)構(gòu)有關(guān)，還與電堆組裝過(guò)程、操作過(guò)程密切相關(guān)。由于操作過(guò)程生成水累積引起的不均一、電堆邊緣效應(yīng)引起的不均一等，電堆中一節(jié)或少數(shù)幾節(jié)單電池的不均一會(huì)導(dǎo)致局部單節(jié)電壓過(guò)低，限制了電流的加載幅度。設(shè)計(jì)、制造、組裝、操作控制等環(huán)節(jié)產(chǎn)生的不均一性直接影響電堆的比功率，進(jìn)而影響電堆成本。

氫燃料電池使用環(huán)境對(duì)其壽命和性能有重要影響。鉑基催化劑與燃料中的一氧化碳、硫等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致其失去活性，無(wú)法再進(jìn)行催化作用，進(jìn)而導(dǎo)致電堆壽命縮減。空氣中極少量SO2和NOx雜質(zhì)會(huì)引起燃料電池中毒，造成燃料電池電壓衰減，進(jìn)而影響燃料電池性能。

有關(guān)空氣質(zhì)量、氫氣品質(zhì)對(duì)氫燃料電池車(chē)使用性能的影響已被業(yè)界關(guān)注。2017年10月豐田公司啟動(dòng)氫燃料電池車(chē)Mirai在中國(guó)的適應(yīng)性實(shí)證實(shí)驗(yàn)。2019年7月1日實(shí)施的GB∕T 37244—2018《質(zhì)子交換膜燃料電池汽車(chē)用燃料 氫氣》對(duì)適用于聚全氟磺酸類(lèi)質(zhì)子交換膜燃料電池汽車(chē)用燃料氫氣的純度、雜質(zhì)含量等指標(biāo)進(jìn)行了規(guī)定。

02 | 氫燃料電池車(chē)成本較高限制了商業(yè)化銷(xiāo)售規(guī)模

車(chē)用燃料電池系統(tǒng)成本高是造成氫燃料電池車(chē)售價(jià)高的主要根源。由電堆、氫瓶和空壓機(jī)等主要部件組成的燃料電池系統(tǒng)是氫燃料電池車(chē)的，約占?xì)淙剂想姵剀?chē)成本的50%。其中除電堆成本高外，供氫系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)成本也較高，技術(shù)上與國(guó)外還存在較大差距。

氫燃料電池車(chē)尚未規(guī)?；a(chǎn)，市場(chǎng)銷(xiāo)量有限。目前，全球的氫燃料電池車(chē)企業(yè)——豐田公司現(xiàn)有生產(chǎn)能力3000輛/年，2020年也只能達(dá)到3萬(wàn)輛/年，本田、現(xiàn)代、日產(chǎn)、上汽等車(chē)企雖相繼推出商業(yè)化車(chē)型，但市場(chǎng)銷(xiāo)量依然有限。氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)億華通與宇通客車(chē)、福田汽車(chē)、中通客車(chē)等車(chē)企合作，建設(shè)了國(guó)內(nèi)首條自動(dòng)化氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線，年產(chǎn)能也1萬(wàn)臺(tái)。生產(chǎn)規(guī)模小導(dǎo)致整車(chē)成本較高，如豐田公司官網(wǎng)上2020款Mirai售價(jià)為58550美元，是混合動(dòng)力2020款PRIUS售價(jià)（24325美元）的2.5倍，遠(yuǎn)高于消費(fèi)者預(yù)期。

降低燃料電池系統(tǒng)成本是目前車(chē)企及相關(guān)領(lǐng)域研究機(jī)構(gòu)關(guān)注的重點(diǎn)和研究的方向。根據(jù)美國(guó)能源部研究數(shù)據(jù)，車(chē)用燃料電池系統(tǒng)生產(chǎn)成本從2006年的124美元/kW降至2015年的53美元/kW，下降幅度近60%，2020年目標(biāo)降至40美元/kW。我國(guó)《節(jié)能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線圖》中，車(chē)用燃料電池系統(tǒng)生產(chǎn)成本2020年目標(biāo)是1000元/kW，2025年500元/kW，2030年150元/kW，預(yù)期成本下降幅度很大。

03 | 加注車(chē)輛少及設(shè)備國(guó)產(chǎn)化仍是早期加氫站發(fā)展的主要限制因素

加氫站的建設(shè)與運(yùn)營(yíng)仍面臨產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期的困難。新建加氫站及將現(xiàn)有加油站改造為加油加氫站難度較大。新建加氫站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)主要采用《GB50516—2010加氫站技術(shù)規(guī)范》，其對(duì)氫氣儲(chǔ)運(yùn)安全和建站選址條件的要求較高，特別是加氫站的氫氣工藝設(shè)施與站外建筑物、構(gòu)筑物的防火距離。加油加氫合建站設(shè)計(jì)要符合《GB50156汽車(chē)加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》，依托現(xiàn)有加油站設(shè)施進(jìn)行改造困難較大，特別是在大城市、人口密集地區(qū)問(wèn)題更加突出。

加氫站的網(wǎng)絡(luò)布局與氫燃料電池車(chē)的市場(chǎng)規(guī)模依然是產(chǎn)業(yè)初期互相掣肘的因素。純電動(dòng)車(chē)推廣和充電樁建設(shè)也曾經(jīng)面臨過(guò)同樣問(wèn)題，加注車(chē)輛較少，限制了加氫站的良性滾動(dòng)發(fā)展。目前國(guó)內(nèi)建成和在運(yùn)營(yíng)加氫站分別是66座和46座，分布在19個(gè)省市，其中廣東、上海、江蘇、山東是加氫站主要集中地區(qū)（見(jiàn)表3）。目前國(guó)內(nèi)加氫站數(shù)量與規(guī)劃2020年建設(shè)100座、2030年建成1000座還有較大差距。國(guó)內(nèi)早示范運(yùn)營(yíng)的上海安亭、北京永豐加氫站始終處于加氫車(chē)輛少的尷尬局面。德國(guó)H2 Mobility2023年建設(shè)400座加氫站網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)，試圖解決產(chǎn)業(yè)初期問(wèn)題。

加氫站設(shè)備國(guó)產(chǎn)化還面臨瓶頸，氫氣壓縮機(jī)、加注機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備目前仍以進(jìn)口為主。根據(jù)公開(kāi)資料整理，加注量1000 kg/d的35MPa加氫站建設(shè)成本高達(dá)1500萬(wàn)元，高出加油站數(shù)倍。其中儲(chǔ)氫裝置、壓縮機(jī)、加注機(jī)、站控系統(tǒng)等占加氫站總投資約60%，其中氫壓縮機(jī)占比，約為30%。

04 | 終端用氫成本高，制儲(chǔ)運(yùn)關(guān)鍵技術(shù)亟待突破

目前，氫作為燃料的價(jià)格仍遠(yuǎn)高于化石燃油。氫燃料電池車(chē)的用氫成本包括從制、儲(chǔ)、運(yùn)到加注的全過(guò)程成本。與傳統(tǒng)燃油車(chē)相比，氫燃料電池車(chē)百公里消耗的燃料費(fèi)用要高于燃油車(chē)。根據(jù)國(guó)內(nèi)示范項(xiàng)目的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)初步估算，氫燃料電池車(chē)的燃料費(fèi)用約為燃油車(chē)的1.8倍左右。氫燃料終端售價(jià)雖高于化石燃油，但國(guó)內(nèi)外仍通過(guò)車(chē)企、補(bǔ)貼方式來(lái)彌補(bǔ)氫燃料價(jià)格的劣勢(shì)，推動(dòng)氫燃料電池車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

化石能源制氫技術(shù)成熟、規(guī)模大、成本低。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有工業(yè)制氫產(chǎn)能為2500萬(wàn)t/a，氫氣來(lái)源構(gòu)成主要是煤制氫、天然氣制氫、石油制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫以及電解水制氫，占比分別是40%、12%、12%、32%和4%。在氫能及氫燃料電池車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，化石能源制氫以及工業(yè)副產(chǎn)氫是低成本氫燃料的主要來(lái)源，有利于推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。但化石能源制氫CO2排放量大，利用可再生能源制取低成本氫氣是業(yè)界一直瞄準(zhǔn)的方向和攻關(guān)重點(diǎn)，終目標(biāo)是氫氣價(jià)格與化石燃油價(jià)格持平。

綠色、低成本制氫技術(shù)是氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。質(zhì)子交換膜（PEM）水電解制氫技術(shù)在總體效率、工作電流密度、氫氣純度、產(chǎn)氣壓力以及動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度等方面優(yōu)于堿性水電解制氫技術(shù)，能適應(yīng)可再生能源發(fā)電的波動(dòng)性，是氫能產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的重點(diǎn)技術(shù)之一，但目前面臨采用鉑催化劑、電耗高而導(dǎo)致的制氫成本較高問(wèn)題。突破鉑催化劑、電堆等關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)一步提高電流密度、系統(tǒng)能效、降低投資是PEM制氫技術(shù)的重點(diǎn)開(kāi)發(fā)方向。

目前國(guó)內(nèi)儲(chǔ)氫儲(chǔ)運(yùn)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范不完善，導(dǎo)致氫燃料只能以氣態(tài)形式運(yùn)輸，限制了加氫站的技術(shù)選擇。液氫的儲(chǔ)存和運(yùn)輸在中國(guó)只用于航空航天和工業(yè)。商業(yè)氫氣站的液氫供應(yīng)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。在國(guó)家層面，將氫能作為能源進(jìn)行立法管理，制定了商業(yè)液氫生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。2019年，液態(tài)氫國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)草案已完成3項(xiàng)，將填補(bǔ)國(guó)內(nèi)液態(tài)氫民用領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)的空白，可能導(dǎo)致整個(gè)氫產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)突破，從而降低終端氫的成本。

液氫密度高達(dá)70.6g/L(- 253℃)，相同有效裝載體積下液氫的儲(chǔ)運(yùn)能力遠(yuǎn)高于高壓氫。雖然氫氣液化的能耗是氫氣壓縮的兩倍多，但液氫在運(yùn)輸環(huán)節(jié)的運(yùn)輸成本為高壓氫氣的1/5-1/8。國(guó)外氫氣站低溫液氫的儲(chǔ)存和運(yùn)輸已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。但國(guó)內(nèi)仍以高壓氫氣束車(chē)為主要?dú)錃膺\(yùn)輸方式，氣態(tài)氫氣限制了儲(chǔ)運(yùn)能力。

深圳市氫福灣氫能產(chǎn)品有限公司資質(zhì)證件齊全，在行業(yè)內(nèi)經(jīng)過(guò)多年的探索，形成了一套安全、高效的運(yùn)行機(jī)制，在客戶(hù)的心目中，我們是一個(gè)值得信賴(lài)的合作伙伴。本公司在河北石家莊和山東濟(jì)寧均設(shè)有分公司，是由多年從事危險(xiǎn)品營(yíng)銷(xiāo)的專(zhuān)業(yè)人士組成，專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員20多名，營(yíng)銷(xiāo)管理人員若干。此外，本公司分別在內(nèi)蒙古包頭市和河北石家莊市注冊(cè)有?；愤\(yùn)輸公司，?；愤\(yùn)輸車(chē)輛有100余臺(tái)，其中氫氣運(yùn)輸長(zhǎng)管拖車(chē)50輛，有的實(shí)力保證客戶(hù)生產(chǎn)。