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氢能产业迎来发展风口-评析《氢能产业发展中长期规划(2021~2035年)》

拉长的母鸡
背后的溪流
2023-02-13 06:49:14

氢能产业迎来发展风口-评析《氢能产业发展中长期规划(2021~2035年)》

最佳答案
粗犷的台灯
大意的河马
2025-07-09 00:34:53

行业主要上市公司:美锦能源(000723)厚普股份(300471)中国石化(600028)卫星化学(002648)嘉化能源(600273)亿华通(688339)等

本文核心数据:氢能源板块上市公司研发费用氢能源相关论文发表数量

全文统计口径说明:1)论文发表数量统计以“hydrogen

energy”为关键词,选择“中国”、“论文”筛选。2)统计时间截至2022年8月17日。3)若有特殊统计口径会在图表下方备注。

氢能技术概况

1、氢能源的界定及分类

(1)氢能源的界定

氢能是氢在物理与化学变化过程中释放的能量。氢能是氢的化学能,氢在是宇宙中分布最广泛的物质,它构成了宇宙质量的75%,储量丰富。氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源,随着世界范围内对绿色经济发展重视程度的提升,氢能源的需求和应用领域不断扩展。

(2)氢能源的分类

按照氢气的来源,通常将氢能源分为三类,即灰氢、蓝氢和绿氢。

2、技术全景图:四大环节构成

氢能产业主要由制氢、储氢、运氢、加氢和用氢四大环节构成。为发挥氢能重要能源载体作用,需大力推动氢能产业每个环节的技术发展。其中电解水制氢、液态/固态储氢、液态有机储氢、氢燃料电池等先进技术研究对氢能产业规模化应用具有重要意义。

氢能产业技术发展历程:始于上世纪50年代

中国的氢能与燃料电池技术研究始于上世纪50年代。20世纪80年代以来,相继启动了863计划和973计划,加速以研究为基础的技术商业化项目,氢能和燃料电池均被纳入其中。“十三五”期间,氢能与燃料电池开始步入快车道。2016年以来相继发布《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》、《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》、《中国制造2025》等顶层规划。2019年两会期间,氢能首次写入政府工作报告。2020年4月,氢能被写入《中华人民共和国能源法》(征求意见稿)。2021年,“十四五”规划指出要在氢能与储能等前沿科技和产业变革领域,组织实施未来产业孵化与加速计划,谋划布局一批未来产业。2022年发布第一个氢能源专项规划——《氢能产业发展中长期规划(2021-2035

年)》,为中国氢能源产业发展作为指引。

氢能产业技术政策背景:政策加持技术水平提升

近些年来,我国提出了一系列氢能产业技术发展相关政策,包括氢气制备、储运、应用和燃料电池等关键技术,使得氢能产业技术水平稳步提升。

氢能产业技术发展现状

1、氢能产业技术科研投入现状

(1)国家重点专项

为推进氢能技术发展及产业化,国家重点研发计划启动实施“氢能技术”重点专项。2018-2022年,“氢能技术”重点专项数量逐年增加。2018年仅9项技术专项,到2022年,“氢能技术”重点专项围绕氢能绿色制取与规模转存体系、氢能安全存储与快速输配体系、氢能便捷改质与高效动力系统及“氢能万家”综合示范4个技术方向,拟启动24项重点专项。

(2)A股上市企业研发费用

目前,中国氢能市场正处于发展初期,行业整体研发投入水平不算太高。从A股市场来看,2017-2021年,我国氢能源板块上市公司研发总费用逐年增长,2022年第一季度,氢能源板块上市公司研发总费用约158.69亿元。

2、氢能产业技术科研创新成果

(1)论文发表数量

从氢能相关论文发表数量来看,2010年至今我国氢能相关论文发表数量呈现逐年递增的趋势,可见氢能科研热度持续走高。截至2022年8月,我国已有80825篇氢能相关论文发表。

注:统计时间截至2022年8月。

(2)技术创新热点

通过创新词云可以了解氢能产业技术领域内最热门的技术主题词,分析该技术领域内最新重点研发的主题。通过智慧芽提取该技术领域中最近5000条专利中最常见的关键词,其中,催化剂、燃料电池、制氢系统、电解水、电解槽等关键词涉及的专利数量较多,说明氢能领域近期的研发和创新重点集中于燃料电池和制氢等领域。

(3)专利聚焦领域

从氢能专利聚焦的领域看,目前氢能产业专利聚焦领域较明显,其主要聚焦于催化剂、燃料电池、制氢系统、电解水、电解槽等。

注:图中格子数量表示每家公司的专利覆盖率,每个格子代表相同数量的专利。

主要氢能产业环节技术分析

1、前端制氢环节:可再生能源电解制氢是氢源终极方案

制氢环节技术主要包括化石能源制氢和可再生能源制氢。其中,利用化石能源制氢并未摆脱能源对石油、煤炭和天然气的依赖,仍会产生大量碳排放即使是加上CCUS捕集制备的蓝氢,一旦甲烷在制备过程中发生泄漏,对气候的影响比碳排放更大。而利用可再生能源进行电解水制氢,生产过程基本不会产生温室气体。

2、中端储运氢环节:固态储运安全性更好

储运氢气的方式主要分为气态储运、液态储运和固态储运。相比于气氢储运和液氢储运,固态储运在安全性方面优势明显。

3、后端加氢及氢燃料电池

(1)加氢:站内制氢成本优势大

加氢基础设施是氢能利用和发展的中枢环节,是氢能产业发展的核心配套设施。根据氢气来源不同,加氢站可分为外供氢加氢站和站内制氢加氢站。相较于外供氢而言,站内制氢能够大幅减小氢气的运输成本。

(2)氢燃料电池:质子交换膜燃料电池是主流发展方向

按电解质的种类不同,燃料电池可分为碱性燃料电池、质子交换膜燃料电池、硝酸型燃料电池、碳酸型燃料电池、固体氧化物燃料电池等。其中,质子交换膜燃料电池是当前燃料电池的主流技术发展方向。

氢能产业技术发展痛点及突破

1、氢能产业技术发展痛点

(1)高成本是制约氢能大规模发展的关键

当前,经济性为氢能产业发展最大的挑战因素,即使是成本相对较低的氢气($0.5/kg),除了转化成氨用作肥料以外,绝大多数氢能应用场景都比现有化石能源技术昂贵。解决氢能产业在绿氢制备、储运氢、加氢站建设、燃料电池电堆等关键环节的经济性问题,是未来氢能大规模发展必须要攻克的一道难题。

(2)制氢技术:先进电解技术发展不成熟

目前国内电解水制氢的成熟技术为碱性电解水制氢技术,碱性水电解槽难以响应瞬态负载,因而难以与波动大的可再生电力配合。另外,PEM电解水制氢技术也面临着匹配可再生能源电力而进行的电解槽设计、控制技术以及电源系统设计等尚不成熟的局面。

2、氢能产业技术发展突破

(1)先进电解技术:PEM电解槽设计改进突破

PEM电解槽设计改进策略方向包括更轻更稳定的端板和双极板、经济且耐腐蚀的集电器等。据Yagya N

Regmi博士的研究小组研究发现,PEM电解中发生不含铂族金属催化的析氧反应在短期内是无法实现的,因此,尽可能使铱的质量活性最大化才是目前的可行策略。

(2)氢能储运:固态储氢和潜液式液氢泵突破储运氢技术瓶颈

氢能储运技术突破在于提高储氢密度和安全性,以及降低运输成本。固态储氢是利用物理或化学吸附将氢气储存在固体材料之中。固态储氢具有体积储氢密度高、安全性更好的优势,因此是一种有前景的储氢方式。因此,固态储氢得到了越来越多的研究和关注,主要工作集中在储氢材料的研发与改性等方面。以氢枫能源的镁基固态储氢为例,镁基固态储氢具有资源、性能及技术优势。

液氢泵为液氢储运的重要部件,用于对液体氢气进行传输分配。从氢能全产业链来看,氢气输配成本和初始资本支出为降本的最主要环节。潜液式液氢泵取代了外置泵,减少了氢蒸发,去掉了气氢压缩机且用液氢的冷源省去制冷系统。此外,潜液式液氢泵大流量液氢泵直接加注,不用高压储罐,去除级联储存最终的结果是减少初始投资和运行成本,使氢气的售价与汽油、柴油比肩。

氢能产业技术发展方向及趋势:氢能各环节技术加快突破

氢能供应体系发展路径以实现绿色经济高效便捷的氢能供应体系为目标,中国将在氢的制储运加各环节上逐渐突破。从长远看,随着用氢需求的扩大,结合可再生能源的分布式制氢加氢一体站、经济高效的集中式制氢、液氢等多种储运路径并行的方案将会是主要的发展方向。

「前瞻碳中和战略研究院」聚焦碳中和领域的政策、技术、产品等开展研究,瞄准国际科技前沿,服务国家重大战略需求,围绕“碳中和”开展有组织、有规划科研攻关,促进碳中和技术成果转化和推广应用,为企业创新找到技术突破口,为各级政府提供碳达峰、碳中和的战略路径管理咨询和技术咨询。院长徐文强博士毕业于美国加州大学伯克利分校,二十余年来一直深耕于低碳清洁能源和绿色材料领域的基础研究、产品开发和产业化,拥有55项专利、33篇论文,并已将30多种产品推向市场,创造商业价值50+亿元,专注于氢能、太阳能、储能等清洁能源研究。

以上数据参考前瞻产业研究院《氢能产业技术趋势前瞻及投资价值战略咨询报告》。

最新回答
愉快的烤鸡
舒服的大侠
2025-07-09 00:34:53

“百年老店”、多元化电子电气产品制造商日本东芝集团(Toshiba)正在全力布局有“未来能源”之称的氢能,并将大规模可再生能源制取“绿氢”视为低碳能源时代的完美解决方案。

近日在上海举行的第三届中国国际进口博览会期间,东芝多位高管对澎湃新闻表示,除了已提出“氢能源 社会 ”愿景的日本本土之外,东芝非常看好氢能在中国的发展前景。

放眼全球,日本是近年来最热衷于发展氢能的国家之一。日本“氢能基本战略”提出,到2030年要确立国内可再生能源制氢技术,构建国际氢能供应链,长期目标是利用碳捕获(CCS)技术实现平价化石燃料的脱碳制氢和可再生能源制氢。对于能源自给率低的日本而言,用零碳排的可再生能源来制取清洁高效、较易储运的氢能,无疑是“后福岛时代”得以兼顾能源安全和碳中和目标的理想选择。

日本能源转型历程

“东芝早在50年前就已经开始做氢能方面的技术研发,进行相关技术储备。我们在40年前推向市场的产品,已经有氢能利用的影子。”负责氢能业务的东芝(中国)有限公司营业总监张童对澎湃新闻表示,早年东芝的制氢路线是烃类醇类重整制氢。但在零碳理念下,该公司内部近十年间全面提升氢能体系,东芝燃料电池体系全部是纯氢燃料电池。

据介绍,东芝的纯氢能燃料电池系统H2Rex已累计在日本国内交付100台以上。这种100kW的模块化单元可根据需求灵活组合,启动时间不到5分钟,高效将管道或气罐中的氢气转化为电能和热能。

东芝的纯氢能燃料电池系统H2Rex累计在日本交付100台以上

典型场景如东芝的新氢能综合应用中心,利用太阳能电解水制备氢气,并直接将其应用在东芝的日本府中工厂的燃料电池物流叉车上。这样,不但燃料电池物流叉车在运转时不排放二氧化碳,而且,因为使用了通过可再生能源制取的氢气作为燃料,从制氢到氢利用的全程实现了零碳排。

当突发灾难时,这套小型分布式能源亦可大显身手,作为一条生命线为300名受灾群众提供一周的电力和热水供应。

纯氢固然样样好,但目前在全球范围内仍受居高不下的成本所困。据澎湃新闻了解,上述在日本落地的东芝纯氢燃料电池系统均为有日本政府政策支持的项目。

张童表示,全球可再生能源快速发展,但风电、光伏始终存在间歇性问题。尤其在中国,风电、光伏装机的迅猛增长对电网调峰要求巨大,弃风、弃电的问题屡见不鲜。若将这部分电力转换成氢能储存起来,在需要时再调取,就是一个最理想的结合。“可再生能源与电解质制氢技术结合起来,制出来的氢完全是绿色的。”

他认为,在该领域,东芝的所长是对电力系统、电子设备、控制系统的深入了解和对氢的长期技术积累,目前正在与多家上游制氢企业探讨合作。在氢能起步阶段,东芝呼吁政府对全行业予以政策支持,鼓励更多企业参与氢能产业链的完善,并尽早明确氢使用的法律法规。在这些前提下,氢能成本才能随着规模化效应快速下降。

氢能成本的下降有赖于一个足够大且高速成长的下游市场。东芝正在推动纯氢能燃料电池系统H2Rex尽早应用于中国市场,使其成本上尽早符合中国市场潜在的需求,并联合中国合作伙伴一起开拓市场。

实际上,东芝对于“终极能源解决方案”的认识,在日本福岛核事故之后出现了彻底的转变。东芝曾是全球核能领域的重要参与者,旗下拥有 历史 战绩辉煌的美国西屋电气公司。但由于2011年福岛核事故后全球核电建设放缓、建造成本陡增、西屋电气申请破产保护等原因,东芝最终选择剥离核电资产。

今年10月,日本首相菅义伟在临时国会上发表施政演说时宣布,日本将争取在2050年实现温室气体净零排放。这标志着作为全球第三大经济体和第五大碳排放国的日本在气候议题上的立场发生巨大转变。目前,日本的温室气体排放中有至少80%来自能源领域。

“二氧化碳零排放并不是最近才有的呼声,很早以前大家就在进行与此相关的探讨。”东芝中国总代表宫崎洋一对澎湃新闻说道,福岛核事故改变了全球的碳减排思路。2011年之前,日本、欧洲都将低碳发电目标寄希望于核能,但福岛事故后由于安全标准升级、核能发电成本陡增,欧洲主要国家纷纷选择弃核。

宫崎洋一称,除了重点业务氢能之外,目前东芝还有其他颇具竞争力的能源业务和碳捕捉技术,可以根据不同地区的特征进行灵活组合。具体而言,在水电领域,东芝的实际供货数量和技术实力处于全球第一梯队,已经向44个国家及地区累计供货2300多台水轮机和1800多台发电机;光伏领域,东芝的工业用光伏发电系统在日本有2700处应用,住宅用光伏发电系统在日本为10万户以上客户使用;地热领域,东芝已向全球提供累计达3.7GW的地热发电设备,以设备容量计处于全球第一。

福岛氢能研究基地(FH2R)

在日本国立的新能源产业技术综合开发机构(NEDO)牵头下,东芝与另外两家日本企业合作的福岛氢能研究基地(FH2R)已于今年2月底建成。

FH2R系统概览

该项目建有全球最大的利用可再生能源的10MW级制氢装置,正在验证清洁低成本的制氢技术。这里产生的氢气不仅用来平衡电力系统,还为固定的氢燃料电池系统、移动的氢燃料车等提供动力。

校对:刘威

高大的朋友
现实的水壶
2025-07-09 00:34:53

我国的中长期科学和技术发展规划战略也把氢能列为重点研究对象之一,相关科研机构和企业都表现出了极大的热情。目前,我国已在氢能研究领域取得了多方面的进展,在不久的将来有望成为氢能研发应用领域领先的国家之一,也被国际公认为最有可能率先实现氢燃料电池和氢能汽车产业化的国家。

我国对氢能的研究与开发可以追溯到20世纪60年代初,科学家为发展我国的航天事业,对作为火箭燃料的液氢的生产、H2/O2燃料电池的研制与开发进行了大量而有效的工作。从20世纪70年代开始,将氢作为能源载体和新的能源系统进行开发。为进一步开发氢能,推动氢能利用的发展,氢能技术已被列入《科技发展“十五”计划和2015年远景规划(能源领域)》。

国内已有数十家院校和科研单位在氢能领域研发新技术,数百家企业参与配套或生产。随着中国经济的快速发展,汽车工业已经成为中国的支柱产业之一。2007年中国已成为世界第三大汽车生产国和第二大汽车市场。与此同时,汽车燃油消耗也达到8000万吨,约占中国石油总需求量的1/4。在能源供应日益紧张的今天,很显然,发展新能源汽车已迫在眉睫。用氢能作为汽车的燃料无疑是我们最佳的选择。

经过多年的努力,我国已在氢能领域取得诸多成果,特别是通过实施“863”计划,我国自主开发了大功率氢燃料电池,开始用于车用发动机和移动发电站。2006年10月,由江苏镇江江奎科技有限公司、清华大学以及奇瑞汽车三方自主研发的“示范性氢燃料轿车研制项目”通过国家级专家组评审,标志着我国第一台具有完全自主知识产权的以氢燃料为动力的汽车研制成功,我国氢动力技术已达国际领先水平。

氢燃料电池技术,一直被认为是利用氢能、解决未来人类能源危机的终极方案。上海一直是中国氢燃料电池研发和应用的重要基地,上汽、上海神力和同济大学等企业、高校也一直从事研发氢燃料电池和氢能车辆。上海作为我国氢能产业最领先的地区,2007年11月建成中国第一个汽车氢气充装站,计划到2012年达到万辆级氢能汽车的生产能力,并加快氢能汽车的基础设施建设,初步建成加氢站网络。同时,我国氢燃料电池汽车国家标准编制也在上海启动。

当然,目前我国要大规模推广氢能利用仍需要解决氢源问题。我国南部和西南地区势能差较大,水资源丰富,水电发达,在丰水期可用大量剩余电力通过电解水制取氢。氢还可以从石油、天然气和煤等化石燃料中制取,以及从甲醇、烃类等通用燃料中转化而得。此外生物质能也可成为氢的重要来源,如细菌制氢、发酵制氢及沼气回收制氢等。传统的工业矿物,如硼氢化钠及工业副产氢,也是获取氢的有效途径。

目前,许多专家具体问题具体分析,结合我国资源特点与实际情况提出了氢的制取方案,即中短期内应利用现有的石油和化工制氢能力,发展天然气与氢气混合的富氢技术,研究洁净煤和可再生能源制氢技术;中长期内应使洁净煤制氢技术和可再生能源制氢技术实现产业化,同时应加快基础设施和示范项目建设。此外,提前发展基础设施,包括建设氢能管道网、储存设施、加氢站等,以迎接“氢经济时代”的到来。

基于我国是世界第一大焦炭生产国且焦炉气浪费严重的事实,有专家提出,用焦炉气制氢有可能成为我国开发氢能源的新途径。焦炉气原始含氢量就高达55%,可单凭变压吸附法就能将其高效分离出来,制氢成本低,只相当于电解水制氢成本的1/4~1/3;焦炉气所含的大量碳氢化合物也可应用重整技术转化为氢气。目前,利用焦炉气制氢已引起了业界的极大兴趣。不难预见,在即将到来的清洁能源时代,焦炉气有望成为我国未来重要的氢气供应源。

我们相信,不久的将来,我国的氢能市场将会发出夺目的光彩。知识点

从容的画笔
勤恳的鱼
2025-07-09 00:34:53
还利用弃风弃光电解制氢的成本分析如下:目前,制备氢气的几种主要方式包括氯碱工业副产氢、电解水制氢、化工原料制氢(甲醇裂解、乙醇裂解、液氨裂解等)、石化资源制氢(石油裂解、水煤气法等)和新型制氢方法(生物质、光化学等)。

通过比较分析各种制氢方式的成本、优劣势,我们认为:在现阶段,选择成本较低、氢气产物纯度较高的氯碱工业副产氢的路线,已经可以满足下游燃料电池车运营的氢气需求;在未来氢能产业链发展得比较完善的情况下,利用可再生能源电解水制氢。将成为终极能源解决方案。

从容的胡萝卜
超帅的发卡
2025-07-09 00:34:53

很多人都说氢能是21世纪的终极能源,氢能源车是汽车的尽头。

在这样的基调下,2021年吹过的氢能热潮一直延续到2022年。但你可知道截至2021年,在中国马路上行驶的氢燃料电池车仅有9000多辆(央视财经数据)。

我们这些普通人几乎见不着,摸不着氢能源车。

氢能源车真的是人间理想之车吗?

我们什么时候才能看到这个“新能源汽车的尽头“?

氢能源车之所以被视作“汽车的尽头”,最重要的原因是能源可再生、来源丰富、质量密度高、无碳排放。

而氢能源汽车又分为两种发展路线:氢燃料电池、氢燃料发动机。由于前者在环保性、舒适性、动力性更具明显优势,因此成为绝大多数车企选择的技术方案。

无论是哪种技术路线,都能让汽车完全避免碳排放。但是否真正环保,还得从源头的制氢途径说起。

制氢途径一般可分为三种:

绿氢:由光、风、水等可再生能源发电后电解水制备出氢气,但技术有待提升,成本高;

蓝氢:由煤炭石油等化石能源、天然气等燃烧发电,并集中处理产生的二氧化碳,此类电能制备;

灰氢:由化石能源制氨,最后分解成氢气,技术成熟,成本低。

三种制氢技术对比

简言之,只有绿氢才能做到真正的低碳、环保。那现在中国是什么情况呢?

根据万联证券研究所2020年报告显示,中国的氢能源结构中煤制氢比例为62%,天然气制氢为19%,可再生能源电解水制氢仅占1%。

所以,氢能源车真的是人间理想吗?只能说是,但又不完全是。只有要等到绿氢技术成熟,氢燃料电池车才能算得上完全的脱碳环保。

根据国家监管平台2020年数据显示,在当时全国的6002辆氢燃料电池车中,99.95%都属于商用车,分别是物流车、公交客车、公路客车等。

为什么现在的氢燃料电池车都应用在商用车?主要有两大原因。

一是加氢站太少。

现阶段,建设一座加氢站至少需要上千万元,每年运营成本也高达200多万元。全国的加氢站都在亏钱,回报周期长,加氢站数量增长缓慢。

而乘用车的分布、使用范围广,以目前少有的加氢站根本没办法负荷。

相反商用车线路相对固定,作为配套服务的加氢站只需建在沿线周边,对加氢站数量要求不高。

二是成本太高,车太贵。

上汽大通2020年推出过一款名为EUNIQ 7的氢燃料电池车,补贴后售价约为29.98-39.98万元,也不算很贵,但这是在扣除国家和地方补贴共40万元前提下的售价。

技术更加成熟的丰田Mirai第一、二代版本补贴前售价45万左右,以第一代为例,售价720万日元(约合46万元人民币),政府补贴300万日元(约合20万人民币),加上税收等其他费用,补贴后售价约为30万元人民币。

因为加氢不便,Mirai无论在日本,还是美国都叫好不叫座。有数据显示,自2015年至2020年底,丰田在美国才卖出6487辆Mirai。

反过来看,让氢能进入我们普罗大众的生活,就先要满足两大前提条件:

一是加氢跟加油一样的便利、省钱,加氢站的建设要与氢能车同步发展。

二是卖的价格跟混合动力、纯电动车差不多。

从目前中国重金押注氢能来看,这个节点离我们并不是太远。根据汽车工程学会2020年发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》显示:

到2025年,氢燃料汽车保有量计划达到10万辆左右,加氢站数量达到1000座以上。

至2035年,氢燃料电池车保有量要到100万辆。

届时,氢燃料电池车对我们来说已不再陌生。随着国家不断加大扶持力度,越来越多作为配套的加氢站也会陆续拔地而起。

如果说中国的氢能源车才开始起步,那么日本就已经在奋力狂奔,领先一圈了。

2021年5月,丰田章男驾驶着一台特殊的卡罗拉,以每小时140英里的速度,疾驰在富士国际赛车场的24小时耐力比赛上。

丰田章男最终获得了第49名的成绩,但他的内心就像被打了鸡血一样激动。它的出现,它每跑一公里,都是丰田历史上的重要注脚。

因为这台卡罗拉特别之处就在于搭载氢燃料发动机,跟大家都很熟悉的燃料电池汽车Mirai不同,前者是在活塞发动机中燃烧压缩氢气,跟传统油车烧油类似。

如果这项技术落地商用化,有可能就是丰田交给全球碳中和的又一份答卷。

在去年,丰田还与川崎重工、雅马哈、斯巴鲁、马自达组成“脱碳兄弟联盟”,平时一起研究以氢为代表的清洁性燃料,应用对象包括四轮的汽车,还有两轮的摩托。

实际上在日本,氢能的用武之地可不止汽车、摩托以及船舶、铁道等交通领域。

它还可以用于社区。东京奥运会选手村是全球第一个氢能源社区,其所有的商业设施、巴士、路灯等设备的用电都由氢能供应。

它还可以用于酒店。日本的川崎市金东东京酒店是世界首家使用废弃物生产氢能的酒店,即用废塑料、厨余垃圾制成氢气,最后转化为电能和热能……

日本川崎金东东京

全球范围内没有哪个国家比日本更热衷于氢能。早在2017年,日本政府发布了基本氢战略,在过去三十年间累计投入了数千亿日元,几乎是赌上了国运。

日本街头上的丰田Mirai(图片来源:BBC)

一海相隔的韩国同样也在狂追氢经济。

韩国计划到2040年生产620万辆氢燃料电池电动汽车,并在全国建立1200座加氢站,此外还将支持氢能在工业、家庭中的供电,并研发由氢能驱动的船舶、火车和建筑机械。

日韩两国之所以重仓氢能,重要原因之一都是本土资源匮乏,重度依赖石油进口。氢能特别是绿氢贵为一种清洁可再生能源,制氢可以自给自足,自然会成为日韩乃至全球的新宠。

无论是发展氢能源车,还是纯电动车,其实背后都是大国之间的一场关于能源的军事备赛。

回想19世纪下半叶,美国依靠原油建立了支撑大国崛起的“原油体系”:

首先在生产端,洛克菲勒创办了标准石油公司,通过改良设备、以及高效的冶炼技术,提高了炼化效益,一度控制了全球85%的市场;

再者在运输端,洛克菲勒建起了庞大的输油管道,使得石油成本得以大幅下降;

最后在消费端,亨利·福特流水线生产T型车,让汽车变成平民化,不断增加石油消化量。

如今石油资源告急,再加上全球暖化两大问题日益加剧,新能源的开拓必然成为各国头等大事,都需要建立自己的“新能源体系”。

作为“21世纪理想能源”的氢能领域,就必须在生产端建立低成本高效益的绿氢,在运输端就需要打造完全的储氢、运氢、加氢体系,在生产端就需要让车企生产更多成熟、更低价的氢能源车。

关于氢能的这场军事备赛无疑将在这个金三角闭环中弥漫出浓浓硝烟。

迷人的宝贝
糊涂的大白
2025-07-09 00:34:53

3 日本车企的氢能源电池车发展

社会正向电气化/氢气化转型,车辆的电动化进程也越来越快,氢气是实现低碳社会的有效能量载体。在日本政府的鼓励下,日本车企如丰田、本田等都氢能源汽车的研发中加快了步伐…

新能源的未来已至:丰田Mirai 

丰田Mirai ( 查成交价 | 车型详解 )一如其名字一样,是为未来而来的一款划时代新能源车,代表着未来交通工具能源发展的方向。Mirai采用的氢燃料电池(Hydrogen Fuel Cell)是一套将氢气和氧气蕴含的化学能经过电化学反应直接转换为电能的发电装置。

然而氢的制造储存,电堆的寿命和性能阳极材料、质子交换膜、催化剂的材料,系统的耐久和可靠都是难点。也是因为难,Mirai的量产才如此令人佩服。Mirai有两个碳纤维制的氢气瓶,最大容积122.4L,70MPa的存储压力下可以存储5kg氢气。

Mirai的驱动功率大部分直接来自于燃料电池电堆(即是功率跟随),动力系统配备的锂电池用于FCV反应堆电能暂储、制动回收电能储存,更可与FCV反应堆同时为驱动电机供能。Mirai充一次氢气仅需3-5分钟,即可恢复483km续航里程。

阻碍氢燃料电池车发展的最大因素就是“钱”。Mirai在日本售价为723.6万日元(约合人民币44.2万元),除去各种税费减免,用户也需支付498.3万日元(约合人民币30.4万元)才能把Mirai开回家,这个价格能在日本买到 皇冠 2.0T了;美国售价为57500美元(约合人民币39万元),这个价格能在美国买 雷克萨斯RX 450h了。

丰田官方发言人透露,最终在2020年,大规模量产后,成本有望降到20万元这个普通家庭能够勉强能够到的价位,但也依然困难重重。加氢站的建设离不开各个国家的基础设施的支持和投资。另外大批量制氢的技术还不理想,成本更是不低。

另外不得不提到的一点,丰田已经宣布将会在全球范围内开放5680项有关氢燃料电池技术的专利,其中包括丰田Mirai的1970项技术,放期限到2020年底为止。丰田开放专利的目的是希望企业界接受丰田的技术标准,形成事实上的统一标准,以降低技术风险。

本田Clarity紧随其后  注重氢燃料电池汽车的精细化发展

本田以“制造”、“使用”、“连接”为 理念 ,正致力于开发实现氢气社会的技术。2016年3月发售了FCV“CLARITY FUEL CELL”。为普及燃料电池车,降低成本、建立品质技术以及完善基础设施将是亟待解决的问题。

本田估算下一代汽车削减CO²排放的可能性如下: 可再生能源发电产生的电力驱动小型BEV实现CO²零排放; 利用太阳能将水电解为氢气与氧气,驱动FCV “FCX Clarity”实现CO²零排放。本田计划到2030年,将销量的2/3替换为PHEV、HEV、FCV以及BEV等零排放车辆。

作为针对氢气社会的开发理念,以使用氢气、具有终极清洁性能的FCV为中心,将一体式氢气站SHS ( Smart Hydrogen Station) 与外部供电逆变器Power Exporter 9000连接使用。本田从1996年起开启基础研究,历经20年,终于完成了FCV Clarity、SHS、Power Exporter 9000等的研发。

1.启动出租车路试

为更多人提供观察FCV、试乘FCV的机会,使人们切身感受到FCV的优势。研究FCV在出租车行业的影响,并反映至今后的开发中。目前在日本国内的投放情况是日野交通 (神奈川县) 1辆、大宫汽车 (埼玉县) 1辆、帝都汽车交通 (东京都) 2辆、仙台出租车 (宫城县) 2辆。

2.氢燃料电池战略路线图

在日本国内,根据政府主导的氢气/燃料电池战略路线图,推进FCV的投放、以及氢气基建的完善。2025-2030年期间,将完善氢气站,并开始自主扩大规模。首先以4个大城市为中心,集中完善氢气站,随后推广至二三线城市、甚至全国。2025年前后,日本政府将重点参与其中,构建普及FCV的社会基础。

氢能源汽车发展规划 阶段目标  第一阶段 扶持FCV的应用 (2015~2020年前后)

氢气基建:削减氢气站成本、扩大数量 (2015~2020年前后) 第二阶段 氢气发电:实证测试 (2015~2030年前后)、正式开展 (2030年~)

大规模氢气供应:利用海外原料制造氢气,运输试验 (2015~2025年前后)、正式开展 (2030年~) 第三阶段 无CO2氢气:CCS (Carbon dioxide Capture and Storage,碳捕获与储存)、采用可再生能源的氢气制造试验 (2015~2030年前后)、正式开展 (2040年~)

丰田燃料电池卡车欲为基础设施发展带来收益

由于加氢站建设成本太高,发展滞后,在加氢站数量有限的情况下,有目的、有节奏的点对点运输是最为合适的选择。因此,日本将氢能源汽车发展方向的思考,转向了为基础设施服务,打造FCV卡车成为优先项。

以目前用户数量来看,很难将氢站视为盈利性事业,仅依靠补助金很难增加数量。而将氢站作为盈利性事业对实现氢气社会至关重要,日本将目光锁定在了7-11便利店。2017年8月,日本丰田汽车公司签订了店铺及物流中节能、减排研究相关的基本协议书,在东京都内的2区域上开始实施。

为此,丰田汽车还专门制造了两辆具备冷藏和冷冻功能的FC卡车,FC卡车的氢气储存量是轿车MIRAI的1.5倍以上,且每天氢的使用量很大。7-11便利店的FC卡车对氢能源的使用量相当于普及30辆MIRAI的效果,无形中增加了氢基础设施的利用次数。

引入氢燃料电池摩托车

2018年12月28日,日本国土交通部宣布,将修改部分规定道路运输车辆安全标准的告示,以引入氢燃料电池摩托车。氢燃料电池摩托车的新标准是:当倒地等情况发生时,氢燃料电池摩托车能防止对氢容器表面造成严重损坏甚至是破裂,要有一定的缓冲性和耐擦性。

另外,在发生碰撞事故产生加速度时,氢容器要求被固定在车辆上,防止氢容器脱离车辆。此外,氢燃料电池摩托车在运行容器安全阀时的氢气释放方向,要求为在车辆正立状态下向垂直向下释放,以使周围的人能够判断氢气排出方向。

结 氢能源车或成电驱动车终极解决方案

当我们放眼一个10年,对于汽车来讲是两个 世代 更替,而对于人类在能源革命上的探索,不过历史的一瞬。新能源车是个不断在扩充的天量市场,可以容纳下众多的产品。百花齐放,胜过孤注一掷。从目前技术发展和实用化水平看,纯电动汽车虽然性能上不占优势,但是实用性和普及性上是领先于氢燃料电池车的,但今后谁能真正领先新能源汽车领域,还要看最终技术进步和实用化的最终比拼结果。(文: 韩蕊)

氢燃料汽车 丰田Mirai 刚完成十万公里测试

Honda FCV Concept首发亮相2015北美车展

展开余下全文(1/2) 2 日本车企的氢能源电池车发展 回顶部

3 日本车企的氢能源电池车发展

社会正向电气化/氢气化转型,车辆的电动化进程也越来越快,氢气是实现低碳社会的有效能量载体。在日本政府的鼓励下,日本车企如丰田、本田等都氢能源汽车的研发中加快了步伐…

新能源的未来已至:丰田Mirai 

丰田Mirai 一如其名字一样,是为未来而来的一款划时代新能源车,代表着未来交通工具能源发展的方向。Mirai采用的氢燃料电池(Hydrogen Fuel Cell)是一套将氢气和氧气蕴含的化学能经过电化学反应直接转换为电能的发电装置。

然而氢的制造储存,电堆的寿命和性能阳极材料、质子交换膜、催化剂的材料,系统的耐久和可靠都是难点。也是因为难,Mirai的量产才如此令人佩服。Mirai有两个碳纤维制的氢气瓶,最大容积122.4L,70MPa的存储压力下可以存储5kg氢气。

Mirai的驱动功率大部分直接来自于燃料电池电堆(即是功率跟随),动力系统配备的锂电池用于FCV反应堆电能暂储、制动回收电能储存,更可与FCV反应堆同时为驱动电机供能。Mirai充一次氢气仅需3-5分钟,即可恢复483km续航里程。

阻碍氢燃料电池车发展的最大因素就是“钱”。Mirai在日本售价为723.6万日元(约合人民币44.2万元),除去各种税费减免,用户也需支付498.3万日元(约合人民币30.4万元)才能把Mirai开回家,这个价格能在日本买到 皇冠 2.0T了;美国售价为57500美元(约合人民币39万元),这个价格能在美国买 雷克萨斯RX 450h了。

丰田官方发言人透露,最终在2020年,大规模量产后,成本有望降到20万元这个普通家庭能够勉强能够到的价位,但也依然困难重重。加氢站的建设离不开各个国家的基础设施的支持和投资。另外大批量制氢的技术还不理想,成本更是不低。

另外不得不提到的一点,丰田已经宣布将会在全球范围内开放5680项有关氢燃料电池技术的专利,其中包括丰田Mirai的1970项技术,放期限到2020年底为止。丰田开放专利的目的是希望企业界接受丰田的技术标准,形成事实上的统一标准,以降低技术风险。

本田Clarity紧随其后  注重氢燃料电池汽车的精细化发展

本田以“制造”、“使用”、“连接”为 理念 ,正致力于开发实现氢气社会的技术。2016年3月发售了FCV“CLARITY FUEL CELL”。为普及燃料电池车,降低成本、建立品质技术以及完善基础设施将是亟待解决的问题。

本田估算下一代汽车削减CO²排放的可能性如下: 可再生能源发电产生的电力驱动小型BEV实现CO²零排放; 利用太阳能将水电解为氢气与氧气,驱动FCV “FCX Clarity”实现CO²零排放。本田计划到2030年,将销量的2/3替换为PHEV、HEV、FCV以及BEV等零排放车辆。

作为针对氢气社会的开发理念,以使用氢气、具有终极清洁性能的FCV为中心,将一体式氢气站SHS ( Smart Hydrogen Station) 与外部供电逆变器Power Exporter 9000连接使用。本田从1996年起开启基础研究,历经20年,终于完成了FCV Clarity、SHS、Power Exporter 9000等的研发。

1.启动出租车路试

为更多人提供观察FCV、试乘FCV的机会,使人们切身感受到FCV的优势。研究FCV在出租车行业的影响,并反映至今后的开发中。目前在日本国内的投放情况是日野交通 (神奈川县) 1辆、大宫汽车 (埼玉县) 1辆、帝都汽车交通 (东京都) 2辆、仙台出租车 (宫城县) 2辆。

2.氢燃料电池战略路线图

在日本国内,根据政府主导的氢气/燃料电池战略路线图,推进FCV的投放、以及氢气基建的完善。2025-2030年期间,将完善氢气站,并开始自主扩大规模。首先以4个大城市为中心,集中完善氢气站,随后推广至二三线城市、甚至全国。2025年前后,日本政府将重点参与其中,构建普及FCV的社会基础。

氢能源汽车发展规划 阶段目标  第一阶段 扶持FCV的应用 (2015~2020年前后)

氢气基建:削减氢气站成本、扩大数量 (2015~2020年前后) 第二阶段 氢气发电:实证测试 (2015~2030年前后)、正式开展 (2030年~)

大规模氢气供应:利用海外原料制造氢气,运输试验 (2015~2025年前后)、正式开展 (2030年~) 第三阶段 无CO2氢气:CCS (Carbon dioxide Capture and Storage,碳捕获与储存)、采用可再生能源的氢气制造试验 (2015~2030年前后)、正式开展 (2040年~)

丰田燃料电池卡车欲为基础设施发展带来收益

由于加氢站建设成本太高,发展滞后,在加氢站数量有限的情况下,有目的、有节奏的点对点运输是最为合适的选择。因此,日本将氢能源汽车发展方向的思考,转向了为基础设施服务,打造FCV卡车成为优先项。

以目前用户数量来看,很难将氢站视为盈利性事业,仅依靠补助金很难增加数量。而将氢站作为盈利性事业对实现氢气社会至关重要,日本将目光锁定在了7-11便利店。2017年8月,日本丰田汽车公司签订了店铺及物流中节能、减排研究相关的基本协议书,在东京都内的2区域上开始实施。

为此,丰田汽车还专门制造了两辆具备冷藏和冷冻功能的FC卡车,FC卡车的氢气储存量是轿车MIRAI的1.5倍以上,且每天氢的使用量很大。7-11便利店的FC卡车对氢能源的使用量相当于普及30辆MIRAI的效果,无形中增加了氢基础设施的利用次数。

引入氢燃料电池摩托车

2018年12月28日,日本国土交通部宣布,将修改部分规定道路运输车辆安全标准的告示,以引入氢燃料电池摩托车。氢燃料电池摩托车的新标准是:当倒地等情况发生时,氢燃料电池摩托车能防止对氢容器表面造成严重损坏甚至是破裂,要有一定的缓冲性和耐擦性。

另外,在发生碰撞事故产生加速度时,氢容器要求被固定在车辆上,防止氢容器脱离车辆。此外,氢燃料电池摩托车在运行容器安全阀时的氢气释放方向,要求为在车辆正立状态下向垂直向下释放,以使周围的人能够判断氢气排出方向。

结 氢能源车或成电驱动车终极解决方案

当我们放眼一个10年,对于汽车来讲是两个 世代 更替,而对于人类在能源革命上的探索,不过历史的一瞬。新能源车是个不断在扩充的天量市场,可以容纳下众多的产品。百花齐放,胜过孤注一掷。从目前技术发展和实用化水平看,纯电动汽车虽然性能上不占优势,但是实用性和普及性上是领先于氢燃料电池车的,但今后谁能真正领先新能源汽车领域,还要看最终技术进步和实用化的最终比拼结果。(文: 韩蕊)

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