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国内氢能与燃料电池发展现状及分析

1、国内氢能产业链的结构分析

氢能产业链主要包括：氢的制取、储存、运输和应用等环节。氢既可广泛应用于传统领域，又可应用于新兴的氢能车辆(包括乘用车、商用车、物流车、叉车、轨道车等)以及氢能发电(包括热电联供分布式发电、发电储能、备用电源等)。为加快发展中国的氢能产业，依据目前的资源条件和能源产业状况，应在加强氢安全的基础上，积极推行氢源多元化及氢能多元化和规模化应用。

我国近年来每年纯度99%以上氢气的使用量约700亿立方米(约600万吨)，年产值1200亿元人民币以上。目前国内发展氢能的生产方式，主要有煤制氢、天然气制氢和工业副产氢，其中工业副产氢追溯其上游一次能源主要还是煤和天然气。因此，目前国内氢能生产主要还是依靠化石能源，而电解水制氢仅占比2%—4%，占比较为有限。对于氢能的消费，国内大约90%或更多纯度99%左右的氢气都用于炼化产品生产过程中的加氢，以及合成氨、合成甲醇、石油炼化等化工领域，仅有2%—4%的氢气作为工业气体用于冶金、钢铁、电子、建材、精细化工等行业的还原气、保护气、反应气等，而在燃料电池汽车领域氢能的利用更少。总体看，目前我国具备一定的氢工业基础，但是仍然还是以工业原料为主。氢作为能源消费的市场规模依然较小。
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在氢能和燃料电池发展方面，我国也一直不落后。2016年10月，中国标准化研究院资源与环境分院和中国电器工业协会发布的《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书(2016)》首次提出了我国氢能产业的发展路线图(表1)。对我国中长期加氢站和燃料电池车辆发展目标进行了规划。《中国制造2025》明确提出燃料电池汽车发展规划，更是将发展氢燃料电池提升到了战略高度。目前不论是国内的氢能技术，还是氢能产业基础，虽然都具有一定的战略规模，但是与国际最先进水平还有一定的差距。

2、我国燃料电池产业和技术发展现状

国内燃料电池产业化现状及问题

在我国中东部沿海经济、技术实力较强的珠三角、长三角和北京等地区，聚集了我国燃料电池发展的主要企业。并且，近2年燃料电池投资热度升温，由几年前的数家发展到现在的近千家燃料电池企业。与国外丰田、现代等燃料电池生产企业发展路线不同，中国氢燃料电池汽车企业主要分布在商用车领域——氢燃料电池商用车已实现量产。氢燃料电池乘用车还处于示范运行阶段，其中上汽集团对燃料电池乘用车投入力度最大，2017年发布国内第一款商业化燃料电池轻型客车——大通V80。燃料电池叉车方面，我国已有东莞氢宇等企业布局，随着氢能市场不断成熟，我国叉车市场会是燃料电池另一个巨大的应用场景。
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加氢站方面，目前我国已形成了一批从加氢站设计到运营的企业，这些企业主要集中在北上广地区。目前我国制氢、储氢、加氢等环节的关键核心设备，还不能全部“国产化”，成本难降。我国建成可运行加氢站12个，在建19个，典型代表北京永丰加氢站和上海安亭加氢站均从国外引进核心设备和技术咨询服务。我国示范性加氢站及燃料电池客车车载供氢系统尚处于35兆帕压力技术水平。为与客车配套，现有加氢站采用45兆帕隔膜式压缩机、45兆帕储氢罐和35兆帕氢气加注机等设备，压力标准提升还有待未来70兆帕燃料电池汽车普及。

国内燃料电池技术现状及问题

在系统方面，国内燃料电池开发以车用质子交换膜燃料电池为主，已经具有系统自主开发能力且生产能力较强。以新源动力、亿华通、氟尔赛、重塑科技和国鸿重塑为代表的企业，具备年产万台燃料电池系统的批量生产能力。然而在燃料电池系统关键零部件方面，中国与国际先进水平差距较大，基本没有成熟产品。
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在电堆方面，国内燃料电池电堆正在逐渐起步，电堆及产业链企业数量逐渐增长，产能量级提升，到2018年国内电堆产能超过40万千瓦。目前，国内电堆厂商主要有两类：①自主研发，以新源动力、神力科技和明天氢能为代表；②引进国外成熟电堆技术，以广东国鸿为代表，其余企业有潍柴动力、南通百应等。

在双极板方面，由于机加工石墨板成本高，复合材料双极板近年来开始走向应用，如石墨/树脂复合材料、膨胀石墨/树脂复合材料、不锈钢/石墨复合材料等。国内新源动力开发的不锈钢/石墨复合双极板电堆已经应用于上汽大通V80轻型客车上。广东国鸿引进加拿大Ballard公司膨胀石墨/树脂复合双极板生产技术，生产电堆已经装备数百辆燃料电池车。乘用车燃料电池具有高能量密度需求，金属双极板相较于石墨及复合双极板具有明显优势。金属双极板的设计及加工技术主要掌握在国外企业，国内企业尚处于小规模开发阶段，但是明天氢能科技公司正在建设年产万台级自动化生产线。

在膜电极方面，以新源动力、武汉理工新能源为代表，初步具备了不同程度的生产线，年产能在数千平方米到万平方米，但还需要开发以狭缝涂布为代表的大批量生产技术。市场上主要生产全氟磺酸膜的企业主要来自于美国、日本、加拿大及中国。我国已具备质子交换膜国产化能力，山东东岳集团质子交换膜性能出色，具备规模化生产能力。目前，东岳DF260膜厚度可做到15μm，在OCV情况下耐久性大于600小时。
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在催化剂方面，海外企业领先，国内正起步。国内尚处于研究阶段的单位有两类：①国内企业，如贵研铂业。贵研铂业主营汽车尾气铂催化剂，和上汽共同研发燃料电池催化剂。②研究机构，如中国科学院大连化学物理研究所、上海交通大学、清华大学等。例如，中国科学院大连化学物理研究所制备的Pt3Pd/C合金催化剂，已应用于新源动力生产的燃料电池发动机。