在能源短缺和環(huán)境惡化兩大困境的威脅下，可持續(xù)清潔能源的開發(fā)日益迫切。傳統(tǒng)能源中80%以上都被用作能量載體為交通運輸、工業(yè)和發(fā)電提供能量，如果將這部分消耗的石化能源用可持續(xù)清潔能源替代，能源和環(huán)境問題都將迎刃而解，而正處于產(chǎn)業(yè)化導入期的氫能源無疑是最好的選擇。

經(jīng)過多年的發(fā)展，氫能源產(chǎn)業(yè)鏈逐漸完善。其中氫能源的上游是氫氣的制備，主要技術方式有傳統(tǒng)能源的熱化學重整、電解水和光解水；中游是氫氣的儲運環(huán)節(jié)，主要技術方式包括低溫液態(tài)、高壓氣態(tài)和固體材料儲氫；下游是氫氣的應用，氫氣應用可以滲透到傳統(tǒng)能源的各個方面，包括交通運輸、工業(yè)燃料、發(fā)電等，主要技術是直接燃燒和燃料電池技術。

上游電解水制氫前景廣闊

氫能是一種二次能源不可以直接獲得，需要通過制備獲得，目前制氫技術主要有傳統(tǒng)能源和生物質的熱化學重整、水的電解和水的光解。2017年全球氫氣產(chǎn)量約為6000萬噸，其中96%來源于傳統(tǒng)能源的熱化學重整，還有4%來自于電解水。

對比幾種主要制氫技術的成本，煤氣化制氫的成本最低，為1.67美元每千克，其次是天然氣制氫2.00美元每千克，甲醇裂解3.99美元每千克，成本最高的是水電解，達到5.20美元每千克。相對于石油售價，煤氣化和天然氣重整已有利潤空間，而電解水制氫成本仍高高在上。

雖然目前電解水制氫成本遠高于石化燃料，而煤氣化制氫和天然氣重整制氫相對于石油售價已經(jīng)存在利潤空間。但是用化石燃料制取氫氣不可持續(xù)，不能解決能源和環(huán)境的根本矛盾，并且碳排放量高，對環(huán)境不友好。而電解水制氫是可持續(xù)和低污染的，隨著電價下降和技術發(fā)展、規(guī)模化效應，電解水產(chǎn)業(yè)即將興起。

中游儲氫材料潛力巨大

氫是所有元素中最輕的，在常溫常壓下為氣態(tài)，密度僅為0.0899kg/m3，是水的萬分之一，因此其高密度儲存一直是一個世界級難題。儲氫問題一旦突破，氫能必將迎來繁榮發(fā)展。

目前儲氫方法主要分為低溫液態(tài)儲氫、高壓氣態(tài)儲氫，儲氫材料儲氫三種。液態(tài)氫儲運簡單安全體積占比小，不過氣態(tài)氫轉換成液態(tài)氫不經(jīng)濟，僅適用于不太計較成本問題且短時間內(nèi)需迅速耗氫的航天航空領域。高壓氣態(tài)儲氫是目前最常用并且發(fā)展比較成熟的儲氫技術，其儲存方式是采用高壓將氫氣壓縮到一個耐高壓的容器里。

目前所使用的容器是鋼瓶，它的優(yōu)點是結構簡單、壓縮氫氣制備能耗低、充裝和排放速度快。但是存在泄露爆炸隱患，安全性能較差。儲氫材料儲氫就是利用氫氣與儲氫材料之間發(fā)生物理或者化學變化從而轉化為固溶體或者氫化物的形式來進行氫氣儲存的一種儲氫方式。儲氫材料最大的優(yōu)勢是儲氫體積密度大，相同質量的氫氣用儲氫材料儲存占用空間最少。并且操作容易、運輸方便、成本低、安全等，恰好克服了高壓氣態(tài)儲氫和低溫液態(tài)儲氫的缺點，成為最具發(fā)展?jié)摿Φ囊环N儲氫方式。

下游燃料電池起飛在即

氫能源的應用有兩種方式：一是直接燃燒（氫內(nèi)燃機），二是采用燃料電池技術，燃料電池技術相比于氫內(nèi)燃機效率更高，故更具發(fā)展?jié)摿Α?/p>

目前以燃料電池技術為基礎的應用已經(jīng)很廣闊，現(xiàn)階段主要分布在叉、固定式和便攜式三個方面，燃料電池車正在大力推進中，未來將遍及所有能源相關下游包括汽車、發(fā)電和儲能等領域。燃料電池車相比傳統(tǒng)汽車，具有無污染，“零排放車”，無噪聲，無傳動部件的優(yōu)勢，相比電動車，具有續(xù)航里程長，充電時間段，起動快（8 秒鐘即可達全負荷）的優(yōu)勢，因此非常具有發(fā)展前景。

除此之外，2017年為消費級無人機爆發(fā)元年，而氫燃料電池具有續(xù)航時間長，加注氫氣時間短幾分鐘就能完成，同時生命周期內(nèi)性能衰減小的絕對優(yōu)勢，成為無人機功能體系的一個強勢可替代選項，氫燃料電池起飛在即。

以上數(shù)據(jù)及分析均來自于前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《2018-2023年中國氫能源行業(yè)發(fā)展前景預測與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》。

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