氢能源的发展前景

组件回收是光伏产业链上的最后一环，也被视为整个光伏绿色产业链的“最后一公里”。

随着光伏发电的大规模利用， 退役和废旧光伏组件的回收利用 成为越来越突出问题，同时也为行业带来了巨大的新商机。如今，这一新兴产业已经处于爆发的前夕。

一、组件回收——必要性与紧迫性并存

随着全球环境恶化和能源危机的日益加剧，碳达峰、碳中和已成为全球的共识，光伏新能源作为各国实现气候目标的重要途径之一，装机容量更是快速增长。

2021年，全球新增光伏装机量达到183GW，同比增长30％以上。据BNEF彭博新能源财经预计，到2030年这一数字将增加到334GW。我国作为光伏产业发展最成熟的国家，光伏发电累计装机容量已超过200GW，预计2030年新增装机水平将达到105GW～128GW。

未来光伏发电的装机规模，无疑将由“GW时代”跨越至“TW时代”。

但与此同时，光伏发电的大规模应用，却不可避免地衍生出了废旧光伏组件的回收问题。

据国际能源机构一组预测数据显示，2030年，全球光伏组件回收将达800万吨左右，迎来回收大潮。2050年，全球则会有将近8000万吨的光伏组件进入回收阶段。

其中， 中国将在2030年面临需要回收达150万吨的光伏组件，在2050年将达到约2000万吨，是埃菲尔铁塔重量的2000倍。

如此大量的废旧光伏组件如果处理不当，给环境、社会带来不良影响无疑将不可小觑。

但如果处理得当，则不仅可以助力资源的循环再利用，缓解资源短缺，还能够培育新兴产业，创造更多就业价值，同时真正实现光伏全生命周期的绿色发展，促进光伏产业的可持续发展。

组件回收必要性与紧迫性并存，但当前组件回收工作仍然面临着诸多挑战。

二、组件回收目前面临的难点有哪些？

1、非法遗弃和非法倾倒

安装在建筑物屋顶上的分布式光伏电站，往往会随着建筑物的拆除而废弃。在土地上搭建的地面电站则可能随着土地租赁到期被拆掉，如果业主无法支付或准备回收处理的费用，那么废弃的组件很可能会被放置在原处，或者被非法倾倒在其他土地上。

2、有害物质泄漏和扩散的潜在威胁

实际上，大多数废弃光伏电池板件的归宿是被当做废品卖到废品回收站。

我们知道，根据电池板的类型，太阳能电池板含有铅、硒和镉等有害物质。当电池板被卖到废品回收站后，很少有人知道其中有这么多有害物质，也就很少会进行适当的废弃处理。

3、处理场所短缺

以日本为例，自2012年日本引入FIT（可再生能源固定价格收购）制度开始，光伏发电装机规模明显扩大且扩大速度持续提升。按照光伏组件25年的生命周期来计算，预计会在2040年左右进入密集报废期，每年约产生80万吨的废弃光伏电池板。如果把这些电池板铺开， 面积相当于182个天安门广场， 高峰期可能导致回收处理场所的暂时短缺。

4、技术难点

目前已有的成熟光伏组件回收处理技术主要有三种，包括 物理分离、有机溶剂溶解法、热处理与化学方法相结合。

①物理分离法

物理分离法是指将组件经破碎、金属剥离、湿法冶金分离等步骤来回收金属。实验表明此方法仅可获得17.4%金属回收率。

②有机溶剂溶解法

有机溶剂溶解法是指选择几种有机溶剂浸泡去除背板的晶硅电池片，用有机溶剂溶解封装材料EVA，使玻璃与电池片分离，此方法可以获取整块完整的电池片。

③热处理与化学方法相结合法

热处理与化学方法相结合法是指把去除背板的电池板放在管式炉或者马弗炉中，将封装材料EVA去除干净，得到纯净的电池片，再使用化学方法把电池片表面的减反射层、银浆和铝去除，得到纯净的硅片。

以上方法中，无机酸和有机酸溶解只针对EVA的去除和分离，未考虑到边框的拆除和硅晶片再利用，且剩下的废液也难处理；而物理分离法也不够完善，未能分离各单一的组分。同时，对含氟背板的回收问题，也是一个难点。我国光伏退役回收工作的重要参与者、带头人，中国科学院电工研究所高级工程师吕芳表示：“过去90%的光伏组件背板是含氟背板，不能烧、埋，否则会带来不可逆的环境污染，对人体也有重大危害。”

光伏组件的回收处理方法仍有待探索。

5、高成本

无锡尚德总裁何双权曾发文指出，目前很大一部分组件建于偏僻的西北地区或位于屋顶之上，增加了运输成本，同时需要购置专门的回收设备与相关材料，加上技术尚不成熟，投资消耗较大，回收物质的纯度却不高，以及尚未形成大规模的操作形式，因此 光伏组件回收成本仍高。

高成本仍是光伏组件回收市场难以回避的一个“门槛”。

三、光伏组件回收正呈产业化趋势

尽管光伏组件回收还面临着诸多棘手难题，但光伏的飞速发展和大规模应用，正为这一新兴产业的诞生和发展不断添火。

过去数年，韩国、日本和来自欧盟的一些国家在光伏组件回收产业化问题上一直积极布局。

欧盟于2014年正式将光伏组件纳入“报废电子电气设备指令”，还通过“PV CYCLE”和“CERES CYCLE”回收组织负责处理废旧光伏组件。2017年，又进一步颁布了针对光伏组件回收的欧盟标准，并建设了化学法示范线和物理法/化学法综合示范线。

2018年， 法国建立了世界首个光伏组件回收工厂 ，对光伏组件材料的回收利用率超95%；

2021年，澳大利亚正式批准Clive Fleming成立澳洲首家光伏组件回收工厂Claiming PV，尚德、阿特斯、英利、韩华等公司参与技术支持；

在国内，光伏组件回收发展起步于“十二五”规划，依托于科技部“863”课题计划，经历了长达10年的实验室研究，在技术上可与国外并驾齐驱。

2019年4月，国家科技部的国家重点研发计划可再生能源和氢能技术重点专项“成套技术和装备项目”开始实施，英利集团、晶科能源等13家光伏企业联手中国科学院等众多科研院所，针对光伏组件的回收技术、关键装备研制、回收处理示范线、回收标准体系和监管机制，积极展开探索。

同时，自2017年起，国家电投集团黄河上游水电开发有限责任公司（以下简称“黄河公司”）还率先自主开展光伏组件环保处理、回收的关键技术和装备的研究。截止2021年12月底， 黄河公司已建成我国首条组件回收中试线 ，闭环形成多晶硅、硅片、电池、组件、支架、光伏电站规划设计及建设、运行维护、检测评价及组件回收的垂直一体化光伏全产业链。

三、亟待更多力量的加入

中国科学院电工研究所高级工程师、中国绿色供应链联盟光伏专委会秘书长吕芳表示：“未来，光伏组件回收将成为光伏产业链的新产业增长点，必然会有人进入，不管是资本方还是工业界等都会进入。”而当前国内光伏组件回收技术正是需要“百花齐放”。

期待未来随着更多力量的加入，如何低成本地实现光伏废弃组件的回收利用和无害化处理等一系列问题，都能够得到逐一破解，真正实现光伏全生命周期的绿色发展，实现光伏产业的可持续发展。

氢能和燃料电池技术，以氢气为能源、真正实现零排放的燃料电池汽车，一直被公认为是解决当今交通能源和环境问题的最佳方案之一，代表着汽车未来的发展方向。

基本介绍中文名 ：氢能和燃料电池技术 能源 ：氢气 类型 ：技术 套用 ：汽车 简介,用途,技术特点,需解决关键问题,相关技术讨论, 简介 氢能和燃料电池技术。氢燃料电池可高效清洁地把化学能直接转化为电能，是比常规热机更为先进的转化技术。燃料电池技术的快速发展，为能源动力的变革带来重大契机，而燃料电池汽车被认为是后化石能源时代主要的车用动力能源。与电能一样，氢气作为能源载体，可以通过各种一次能源的转化获取，成为化石能源向非化石能源转换、从碳的低排放向碳的零排放的桥梁。 用途 二次能源是联系一次能源和能源用户的中间纽带。二次能源又可分为“过程性能源”和“含能体能源”。当今电能就是套用最广的“过程性能源”；柴油、汽油则是套用最广的“含能体能源”。由于目前“过程性能源”尚不能大量地直接贮存，因此汽车、轮船、飞机等机动性强的现代交通运输工具就无法直接使用从发电厂输出来的电能，只能采用像柴油、汽油这一类“含能体能源”。可见，过程性能源和含能体能源是不能互相替代的，各有自己的套用范围。随着，人们将目光也投向寻求新的“含能体能源”， 作为二次能源的电能，可从各种一次能源中生产出来，例如煤炭、石油、天然气、太阳能、风能、水力、潮汐能、地热能、核燃料等均可直接生产电能。而作为二次能源的汽油和柴油等则不然，生产它们几乎完全依靠化石燃料。随着化石燃料耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的、储量丰富的新的含能体能源。氢能正是一种在常规能源危机的出现、在开发新的二次能源的同时人们期待的新的二次能源。 技术特点 氢位于元素周期表之首，它的原子序数为1，在常温常压下为气态，在超低温高压下又可成为液态。作为能源，氢有以下特点： （l）所有元素中，氢重量最轻。在标准状态下，它的密度为0.0899g/l；在-252.7°C时，可成为液体，若将压力增大到数百个大气压，液氢就可变为金属氢。 （2）所有气体中，氢气的导热性最好，比大多数气体的导热系数高出10倍，因此在能源工业中氢是极好的传热载体。 （3）氢是自然界存在最普遍的元素，据估计它构成了宇宙质量的75%，除空气中含有氢气外，它主要以化合物的形态贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质。据推算，如把海水中的氢全部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大90O0倍。 （4）除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，为142351kJ/kg，是汽油发热值的3倍。 （5）氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快。 （6）氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境巨，而且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用。 （7）氢能利用形式多，既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料。用氢代替煤和石油，不需对现有的技术装备作重大的改造现在的内燃机稍加改装即可使用。 （8）氢可以以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮运及各种套用环境的不同要求。 需解决关键问题 由以上特点可以看出氢是一种理想的新的含能体能源。目前液氢已广泛用作航天动力的燃料，但氢能的大规模的商业套用还有待解决以下关键问题： 廉价的制氢技术，因为氢是一种二次能源，它的制取不但需要消耗大量的能量，而且目前制氢效率很低，因此寻求大规模的廉价的制氢技术是各国科学家共同关心的问题。 安全可靠的贮氢和输氢方法由于氢易气化、着火、爆炸，因此如何妥善解决氢能的贮存和运输问题也就成为开发氢能的关键。 许多科学家认为，氢能在二十一世纪有可能在世界能源舞台上成为一种举足轻重的二次能源。氢能是一种二次能源，因为它是通过一定的方法利用其它能源制取的，而不象煤、石油和天然气等可以直接从地下开采。在自然界中，氢已和氧结合成水，必须用热分解或电分解的方法把氢从水中分离出来。如果用煤、石油和天然气等燃烧所产生的热或所转换成的电支分解水制氢，那显然是划不来的。现在看来，高效率的制氢的基本途径，是利用太阳能。如果能用太阳能来制氢，那就等于把无穷无尽的、分散的太阳能转变成了高度集中的干净能源了，其意义十分重大。目前利用太阳能分解水制氢的方法有太阳能热分解水制氢、太阳能发电电解水制氢、阳光催化光解水制氢、太阳能生物制氢等等。利用太阳能制氢有重大的现实意义，但这却是一个十分困难的研究课题，有大量的理论问题和工程技术问题要解决，然而世界各国都十分重视，投入不少的人力、财力、物力，并且业已取得了多方面的进展。因此在以后，以太阳能制得的氢能，将成为人类普遍使用的一种优质、干净的燃料。 相关技术讨论 以氢气为能源、真正实现零排放的“燃料电池汽车”，一直被公认为是解决当今交通能源和环境问题的最佳方案之一，代表着汽车未来的发展方向。近年来，各国 *** 及国际汽车巨头都不断加大对燃料电池汽车的投入，大力推动这一新能源汽车尽快走向市场。 由科技部、氢经济国际合作伙伴（IPHE）联合主办，同济大学新能源汽车工程中心、美国能源部阿贡实验室共同承办，为期两天的“国际氢能燃料电池技术及汽车发展论坛”，9月21日上午在上海银河宾馆开幕。 一批国内外燃料电池汽车行业顶尖机构、企业代表出席论坛，共同探讨“如何应对燃料电池技术和基础设施建设在国际国内层面所面临的挑战”这一重要议题，并商讨今后如何进一步加强在氢燃料电池汽车领域的国际合作。这些机构、企业包括欧盟燃料电池与氢联合行动计画、美国能源部燃料电池技术项目部、美国国家再生能源实验室、日本本田公司、美国通用集团等。 会上，国内外代表分别介绍了各国为研发燃料电池汽车而开展的项目和采取的战略，交流分享了燃料电池技术研发的最新进展，以及氢能的生产技术及氢能基础设施建设经验。此外，会上还将介绍最新的氢能与燃料电池汽车的能源和环境效益评估情况，并围绕全球燃料电池汽车近期及远期发展所需的氢源及路径问题展开讨论。会议结束后，代表们还将前往上海世博会园区，参观燃料电池示范运行基地。 上海燃料电池汽车动力系统有限公司总经理、我校新能源汽车工程中心副主任章桐教授在主题报告中介绍了我国燃料电池汽车动力平台的研 *** 况，以及我国自主研制的燃料电池汽车分别在2008北京奥运会、美国加州及2010上海世博会上的示范运行情况。 据介绍，由同济大学与国内五大整车厂合作生产、正在上海世博园区进行示范运营的173辆燃料电池汽车（含70辆燃料电池轿车、3辆燃料电池客车和100辆燃料电池观光车），自上海世博会开园以来已连续运行5个月，整体运营情况良好。其中，仅在园区内高架步道及北环路运行的燃料电池观光车一种车型，截止今年8月31日止，已累计载客137万人次，总行驶里程达44万余公里。 专家认为，燃料电池汽车在产业化道路上仍面临严峻挑战，一方面需要进一步提高关键零部件的稳定性、耐久性，降低成本，另一方面要为燃料电池汽车大规模运营配套建设氢气加注站等基础设施，此外还要增强公众对燃料电池汽车的了解。 余卓平说，“从论坛上的主题发言来看，全球对燃料电池汽车普遍持积极、乐观态度，都在加快促进其早日向市场渗透。”他表示，此次论坛召开，对于增强全球氢能及燃料电池技术及实践的沟通与交流，进一步推动我国氢能燃料电池汽车技术的快速发展和产业化步伐，具有重要意义。

作为重要智库成果发布平台，10月22日上午，2020浦江创新论坛联合中国科学技术发展战略研究院、 科技 部新一代人工智能发展研究中心、中国科学技术信息研究所、上海市科学学研究所、施普林格·自然集团、同济大学、上汽集团等多家机构发布了《中国新一代人工智能发展报告2020》、《全球前沿技术发展趋势报告》、《2020“理想之城”——面向2035年的全球 科技 创新城市调查报告》和《氢能源未来发展趋势及研发应用》等一系列智库研究成果。

同济大学与上汽集团合作研究形成的《氢能源未来发展趋势及研发应用》，展望了氢能在未来能源结构中的地位，详细讲解了中国氢能发展现状和未来，还为我们展示了一批中国氢能研发应用成果。一起来看

01 氢能在未来能源结构中的地位

根据报告研究，在气候变化对全球减碳提出迫切需求、可再生能源引导全球能源变革的背景下，可再生能源与氢能将助力深度脱碳，在当前政策下，如果可再生能源能够加速普及，在2050年全球或可实现90%以上的与能源相关的二氧化碳减排；而根据国际氢能委员会2050年氢能愿景，氢能在终端能源需求所占比例将达到18%，欧洲氢能路线图2050年氢能愿景中这一比例则达到了24%。

02 中国氢能发展现状和未来

我国是世界第一产氢大国，具有丰富的氢源基础，能够为燃料电池 汽车 的发展提供保障；同时由于我国正处于能源转型关键期，对减碳也作出了庄严承诺：将于2030年左右使二氧化碳排放达到峰值并争取尽早实现，2030年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60%-65%，非化石能源占一次能源消费比重达到20%左右；采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。

因此，目前我国出台了一系列对氢能发展的政策，地方政府也陆续发布发展规划。当下，我国燃料电池 汽车 总保有量超过7000辆，疫情和政策变动对今年产销影响较大，城市群示范开启后，产销会出现快速增长；根据研究报告，燃料电池商用 汽车 是重要发展方向，拥有潜力巨大的市场。而在加氢站建设方面，我国也已建成超过90座加氢站。同时，在在氢能和燃料电池产业链上，我们也要清醒得认识到国内与国外的一些差距。

根据中国氢能联盟对氢能产业的愿景，2019年我国氢能源比例为2.7%，近期目标是于2020年-2025年提升至4%，中期目标是在2026年-2035年升至5.9%，远期目标是在2036年-2050年将其提升至10%。

那么，现在就能用上氢能源么？

小科带你看

03 中国氢能研发应用成果

氢能利用，是指将氢能转化为电能、热能等加以利用。

氢能是一种二次能源，它是通过天然气重整、电解水、太阳能光合作用、生物制氢等其它能源制取的，而不像煤、石油和天然气等可以直接从地下开采、几乎完全依靠化石燃料。

基本介绍中文名 ：氢能利用 外文名 ：Hydrogen utilization 优点 ：安全、环保 套用 ：广泛 历史 ：二战开始就已利用 利用方向 ：燃料、发电等 氢能利用历史,开发现状,氢能制备方法,特点,氢能利用安全问题,氢能利用方向,展望, 氢能利用历史 在化学史上，人们把氢元素的发现，主要归功于英国化学家和物理学家卡文迪许（Cavendish，H.1731-1810）。但早在16世纪，瑞士著名医生帕拉塞斯就描述过铁屑与酸接触时有一种气体产生；17世纪时，比利时著名的医疗化学派学者海尔蒙特（van Helmont，J.B.1579-1644）曾偶然接触过这种气体，但没有把它离析、收集起来；波义耳虽偶然收集过这种气体，但并未进行研究。他们只知道它可燃，此外就很少了解；1700年，法国药剂师勒梅里（Lemery，N.1645-1715）在巴黎科学院的《报告》上也提到过它。 第一个对氢气进行收集并认真研究的卡文迪许，但卡文迪许对氢气的认识并不正确，他认为水是一种元素而氢则是含有过多燃素的水。直到1782年，拉瓦锡明确提出水并非元素而是化合物。1787年，他把过去称作“易燃空气”的这种气体命名为“Hydrogen”（氢），意思是“产生水的”，并确认它是一种元素。 氢作为内燃机的燃料并是人类最近的发明。在内燃机中使用氢气已有相当长的历史。 人类历史上第一款氢气内燃机的历史可以上溯到 1807 年，瑞士人伊萨克·代·李瓦茨制成了单缸氢气内燃机。他把氢气充进气缸，氢气在气缸内燃烧最终推动活塞往复运动。该项发明在 1807 年 1 月 30 日获得法国专利，这是第一个关于汽车产品的专利。但由于受当时的技术水平所限，制造和使用氢气远比使用蒸汽和汽油等资源复杂，氢气内燃机于是被蒸汽机、柴油机以及汽油机“淹没” 在第二次世界大战期间，氢就被用做A-2火箭发动机的液体推进剂。 1960年液氢首次用作航天动力燃料，1970年美国发射的“阿波罗”登月飞船使用的起飞火箭也是用液氢作燃料，现在氢已是火箭领域的常用燃料了。 对现代太空梭而言，减轻燃料自重，增加有效载荷变得更为重要。氢的能量密度很高，是普通汽油的3倍，这意味着太空梭以氢作为燃料，其自重可减轻2/3，这对太空梭无疑是极为有利的。除此之外，氢还可以用于宇宙飞船。 现在科学家们正在研究一种“固态氢”的宇宙飞船。固态氢既作为飞船的结构材料，又作为飞船的动力燃料，在飞行期间，飞船上所有的非重要零件都可以转作能源而“消耗掉”，这样飞船在宇宙中就能飞行更长的时间。 80年代后期多种燃料电池汽车被公开示范. 90年代后期小型燃料电池取代蓄电池的可行性得到证实。 进入21世纪，在面对环境污染等危机下，氢能燃料电池快速发展，并且更多成型的氢燃料电池汽车正开始走向市场。 开发现状 氢能作为倔强当前人类所面临困境的新能源而成为各国大力研究的对象，据美国能源部（DOE）新能源开发中心调查，过去5年，全世界工业化国家对氢能的开发投入年均递增20.5%。美国一直重视氢能。2003年，布希 *** 投资17亿美元，启动氢燃料开发计画，该计画提出了氢能工业化生产技术、氢能储存技术、氢能套用等重点开发项目。2004年2月，美国能源部公布了《氢能技术研究、开发与示范行动计画》，该计画详细阐述了发展氢经济的步骤和向氢经济过渡的时间表，该计画的出台是美国推动氢经济发展的又一重大举措，标准著美国发展氢经济已经从政策评估、制定阶段进入到了系统化实施阶段。2004年5月美国建立了第一座氢气站，加利福尼亚州的一个固定制氢发电装置“家庭能量站第三代”开始试用。2005年7月，世界上第一批生产氢能燃料电池的公司之一------戴姆勒----克莱斯勒（Daimler Chrysler）公司研制的“第五代新电池车”成功横跨美国，刷新了燃料电池车在公路上的行驶记录，该车以氢气为动力，全程行驶距离为5245km，最高速度145km/h。 对我国来说，能源建设战略是国民经济发展之重点战略，我国化石能源探明可采储量中，煤炭量为1145亿t、石油量为38亿t、天然气储量为1.37万亿m3，分别占世界储量的11.6%、2.6%、0.9%。我国人口多，人均资源不足，人均煤炭探明可采储量仅为世界平均值的1/2，石油仅为1 /10左右，人均能源占有量明显落后；同时，我国近年来交通运输的能还所占比重愈来愈大，与此同时，汽车尾气污染已经成为大气污染特别是城市大气污染最重要的因素，以此，寻找新的清洁能源对我国的可持续发展有着特别重要的意义。“九五”和“十五”期间，科技部都把燃料电池汽车及相关技术研究开发列入国建科技计画，2002年1月，中国科学院启动科技创新战略行动计画重大项目---------大功率质子交换膜燃料电池发动机及氢能源技术，由中科院大连化学物理研究所主持的这个重大科研项目，主要以科技部国家高技术发展计画（“863”）“电动汽车重大专项”为背景，研究和开发具有自主智慧财产权的75KW和150KW燃料电池发动机及氢能源成套技术，这项世界前沿的技术将有助于我国早日进入氢能时代。目前我国已成功研制除燃料电池轿车和客车，累计实验运行超过2000km，这标志着我国具备开发氢动力燃料电池发动机的能力，2008年奥运会和2010年世博会召开时，燃料电池轿车已经小批量示范性的行驶在街头。 氢能制备方法 1、矿物燃料制氢 在传统的制氢工业中，矿物燃料制氢是采用最多的方法，并已有成熟的技术及工业装置。其方法主要有重油部分氧化重整制氢，天然气水蒸气重整和煤气化制氢。用蒸汽和天然气作原料的制氢化学反应为：CH 4 +2H 2 O=CO 2 +4H 2 .用蒸汽和煤作原料来制取氢气的基本反应过程为：C+2H 2 O=CO 2 +2H 2 。虽然目前90%以上的制氢都是以天然气和煤为原料。但天然气和煤储量有限，且制氢过程回对环境造成污染，按照科学发展观的要求，显然在未来的制氢技术中该方法不是最佳的选择。 2、电解水制氢 电解水制氢工业历史较长，这种方法是基于如下的氢氧可逆反应：2H 2 O=2H 2 +O 2 目前常用的电解槽一般采用压滤式复极结构，或箱式单级结构，每对电解槽压在1.8～2.0V之间，制取1m3H2的能耗在4.0～4.5Kwh。箱式结构的优点是装备简单，易于维修，投资少，缺点是占地面积大，时空产率低；压滤式结构较为复杂，优点是紧凑、占地面积，小、时空产率高，缺点是难维修，投资大。随着科学技术的发展，出现了固体聚合物电解质（SPE）电解槽。SPE槽材料易得，适合大批量生产，而且使用相同数量的阴阳极进行H 2 、O 2 的分离，其效率比常规碱式电解槽要高，另外，SPE槽液相流量是常规碱式电解槽的1/10，使用寿命约为300天。缺点是水电解的能耗仍然非常高。目前，我国水电解工业扔停留在压滤式复极结构电解槽或单级箱式电解槽的水平上，与国外工业和研究的水平差距还很大。 3、甲烷催化热分解制氢 传统的甲烷裂解制造氢气过程都伴有大量的二氧化碳排放，但近年来，甲烷因热分解制氢能避免CO 2 的排放，而成为人们研究的热点。甲烷分解1mol氢气需要37.8KJ的能量，排放CO 2 0.05mol。该法主要优点在于制取高纯氢气的同时，制的更有经济价值、易于出场的固体碳，从而不向大气排放二氧化碳，减轻了温室效应。由于基本不产生CO 2 ，被认为是连线化石燃料和可再生能源之间的过渡工艺。但生产成本不低，如果副产物碳能具有广阔的市场前景，该法将会成为一种很有前途的制氢方法。 4、生物制氢 利用生物制氢技术，可节约不可再生能源，减少黄精污染，可能成为未来能源制备技术的主要发展方向之一。生物制氢是利用微生物在常温、常压下以含氢元素物质（包括植物淀粉、纤维素、糖等有机物及水）为底物进行酶生化反应来制的氢气。迄今为止，以研究报导的产氢生物可分为两大类：光合生物（厌氧光合细菌、蓝细菌和绿藻）和非光合生物（严格厌氧细菌、兼性厌氧细菌和好氧细菌）。 光合生物蓝细菌和绿藻可利用体内巧妙的光合结构转化太阳能为氢能，故其产氢研究远较非光合生物深入。二者均可光裂解水产生氢气，光裂解水产氢是理想的制氢途径，但蓝细菌和绿藻在光合放氢的同时，伴随氧的释放，除产氢效率较低外，如何解决氢酶遇氧失活是该技术应解决的关键问题。厌氧光合细菌与蓝细菌和绿藻相比，其厌氧光合放氢过程不产生氧，故工艺简单。目前鉴于光合放氢过程的复杂性和精密性，研究内容仍主要集中在高活性产氢菌株的筛选或选育、育化和控制环境条件以提高产氢量，其研究水平和规模还基本处于实验室水平。 非光合生物可降解大分子有机物而产氢，使其生物转化可再生能源物质（纤维素及其降解产物和淀粉等）生产氢能研究中显示出优越于光合生物的优势。该类微生物作为氢来源的研究始于20世纪60年代，至20世纪90年代末，我国科学家任南琪等研究开发了以厌氧活性污泥和有机质废水为原料的“有机废水发酵法生物制氢技术”，该技术突破了生物制氢技术必须采用纯菌种和固定技术的局限，开创了利用非固定化菌种生产氢气的新途径，中试试验结果表明，生物制氢反应器最高持续产氢能力达到5.7m 3 /（m 3 ·d），生产成本约为目前采用的电解水法制氢成本的一半。 特点 (1)氢是自然界存在最普遍的元素，据估计它构成了宇宙质量的75%，除空气中含有氢气外，它主要以化合物的形态贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质 (2)所有气体中，氢气的导热性最好，比大多数气体的导热系数高出10倍，因此在能源工业中氢是极好的传热载体 (3)氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，3%－97%范围内均可燃。而且燃点高，燃烧速度快 (4)除核燃料外，氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，达142.35lkJ/kg，每千克氢燃烧后的热量，约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍 (5)所有元素中，氢重量最轻。在标准状态下，它的密度为0.0899g/L；氢可以以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮运及各种套用环境的不同要求 (6)氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境，而且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用 氢能利用安全问题 氢是安全燃料。大量使用实践表明，氢有着安全的使用记录。美国1967~1977年间发生145起氢事故，都是发生在石油精炼、氯碱工业或核电厂中，并未真正涉及能源套用。 国内外用氢经验显示，氢常见事故可归纳为:未察觉的泄漏阀门故障或泄漏安全阀失灵排空系统故障管道或容器破裂材料损坏置换不良、空气或氧气等杂质残留在系统中氢气排放速率太高管路接头或波纹管损坏输氢过程发生撞车或翻车事故。 这些事故需要补充两个条件才能发生火灾，一是火源，二是氢气与空气或氧气的混合物要处于当时、当地的着火或暴震的极限当中，没有这两个条件，不能酿成事故。实际上，严格管理和认真执行操作规程，绝大多数事故是可以避免的。 氢能利用方向 氢能的利用方式主要有三种： ①直接燃烧； ②通过燃烧电池转化为电能； ③核聚变。 其中最安全高效的使用方式是通过燃料电池将氢能转化为电能。目前，氢能的开发正在引发一场深刻的能源革命，并将可能成为21世纪的主要能源。美、欧、日等已开发国家都从国家可持续发展和安全战略的高度，制定了长期的氢能发展战略。 1、氢内燃机 氢内燃机的基本原理于汽油或者柴油内燃机原理一样。氢内燃机是传统汽油内燃机的带小量改动的版本。氢内燃直接燃烧氢，不使用其他燃料或产生水蒸气排出。氢内燃机不需要任何昂贵的特殊环境或者催化剂就能完全做功，这样就不会存在造价过高的为题。现在很多研发成功的氢内燃机都是混合动力的，也就是既可以使用液氢，也可以使用汽油等作为燃料。这样氢内燃机就成了一种很好的过渡产品。例如，在一次补充燃料后不能到达目的地，但能找到加氢站的情况下就使用氢为燃料；或者先使用液氢，然后找到普通加油站加汽油。这样就不会出现加氢站还不普及的时候人们不敢放心使用氢动力汽车的情况。氢内燃机由于其点火能量小，易实现稀薄燃烧，故可在更宽阔的工况内得到较好的燃油经济性。 2、燃料电池 氢能的套用主要通过燃料电池来实现的。氢燃料电池发电的基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阴极和阳极，氢通过阴极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阳极。氢燃料电池与普通电池的区别主要在于：干电池、蓄电池是一种储能装置，它把电能储存起来，需要的时候再释放出来而氢燃料电池严格的说是一种发电装置，像发电厂一样，是把化学能直接转化为电能的电化学发电装置。而使用氢燃料电池发电，是将燃烧的化学能直接转换为电能，不需要进行燃烧，能量转换率可达60%～80%，而且污染少，噪声小，装置可大可小，非常灵活。从本质上看，氢燃烧电池的工作方式不同于内燃机，氢燃烧电池通过化学反应产生电能来推动汽车，而内燃机则是通过燃烧热能来推动汽车。由于燃料电池汽车工作过程不涉及燃烧，因此无机械损耗及腐蚀，氢燃烧电池产生的电能可以直接被用于推动汽车的四轮上，从而省略了机械传动装置。现在，各已开发国家的研究者都已强烈意识到氢燃烧电池将结束内燃机时代这一必然趋势，已经开发研究成功氢燃烧电池汽车的汽车厂商包括通用（GM）、福特、丰田（Toyota）、宾士（Benz）、宝马（BMW）等国际大公司。 3、核聚变 核聚变，即氢原子核（氘和氚）结合成较重的原子核（氦）时放出巨大的能量。 热核反应，或原子核的巨变反应，是当前很有前途的新能源。参与核反应的氢原子核，如氢、氘、氟、锂等从热运动获得必要的动能而引起的聚变反应。热核反应是氢弹爆炸的基础，可在瞬间产生大量热能，但目前尚无法加以利用。如能使热核反应在一定约束区域内，根据人们的意图有控制的产生于进行，即可实现受控热核反应。这正是目前在进行试验研究的重大课题。受控热核反应是聚变反应堆的基础。聚变反应堆一旦成功，则可能向人类提供最清洁而又取之不尽的能源。 目前，可行性较大的可控核聚变反应堆就是托卡马克装置。托卡马克是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器。他的名字Tokamak来源于环形（toroidal）、真空室（kamera）、磁（magnit）、线圈（kotushka）。最初是有位苏联莫斯科的库尔恰托夫研究所的阿奇莫维奇等人在20世纪50年代发明的。托卡马克的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈。在通电的时候托卡马克的内部回产生巨大的螺旋形磁场，将其中的等离子加热到很高的温度，已达到核聚变的目的。我国也由两座核聚变实验装置。 展望 能源、资源及环境问题迫切需要氢能源来化解这种危机，但目前氢能源的制备还不成熟，储氢材料的研究大多仍处于实验室的探索阶段。氢能源的制备应主要集中在生物制氢这一方面，其他制氢方法，是不可持续的，不符合科学发展的要求。生物制氢中的微生物制氢需要基因工程同化学工程的有机结合，这样才能充分利用现有科技尽快开发出符合要求的产氢生物。生物质制氢需要技术的不断改进和大力推广，这些都是一个艰难的过程。 氢气的储存主要集中在新材料的发现方面，对材料的规模化或工业制备还未及考虑，对不同储氢材料的储氢机理也有待于进一步研究。另外，因为每一种储氢材料都有其优缺点，且大部分储氢材料的性能都有加合性的特点，而单一的储氢材料的性质也较多地为人们所认识。因此认为，应该研制出集多种单一储氢材料储氢优点于一体的复合储氢材料是未来储氢材料发展的一个方向。

国家计委、科技部关于进一步支持可再生能源发展

有关问题的通知

　

各省，自治区，直辖市及计划单列市人民政府，计委（计经委），科委，物价局（委员会），电力局：

为了进一步支持可再生能源发展，加速可再生能源发电设备国产化进程，经报国务院批准，现将有关问题通知如下：

一、可再生能源主要包括：风力发电，太阳能光伏发电，生物质能发电，地热发电，海洋能发电等。国家计委和科技部在安排财政性资金建设项目和国家科技攻关项目时，将积极支持可再生能源发电项目。

二、可再生能源发电项目可由银行优先安排基本建设贷款。贷款以国家开发银行为主，也鼓励商业银行积极参与。其中由国家审批建设规模达3000千瓦以上的大中型可再生能源发电项目，国家计委将协助业主落实银行贷款。对于银行安排基本建设贷款的可再生能源发电项目给予2%财政贴息，中央项目由财政部贴息，申请条件为：

申请银行贷款的可再生能源项目在项目建议书阶段应取得银行贷款意向书，在可行性研究阶段应获得有关银行的贷款承诺函。

可再生能源项目资本金应占项目总投资的35%及以上。

贴息一律实行“先付后贴”的办法，即先向银行付息，然后申请财政贴息。贴息实行逐年报批。报批程序为：由项目业主填制贴息申请表（一式2份），并附利息计息清单和借款合同，经贷款经办行签署审查意见后，分别报送国家计委、财政部和有关银行。国家计委会同财政部、有关银行审核汇总后，由财政部按国家有关规定下达批准项目贴息资金计划。

地方项目由地方财政贴息，具体办法由地方按国家有关规定知定。

三、对利用国产化可再生能源发电设备的建设项目，国家计委、有关银行将优先安排贴息贷款，还贷期限经银行同意可适当宽限。

四、对利用可再生能源进行并网发电的建设项目，在电网容量允许的情况下电网管理部门必须允许就近上网，并收购全部上网电量，项目法人应取得与电网管理部门的并网及售电协议。项目建议书阶段应出具并网意向书，可行性研究阶段应出具并网承诺函。

五、对可再生能源并网发电项目在还款期内实行“还本付息＋合理利润”的定价原则，高出电网平均电价的部门由电网分摊。利用国外发电设备的可再生能源并网发电项目在还款期内的投资利润率以不超过“当时相应贷款期贷款利率＋3％”为原则。国家鼓励可再生能源发电项目利用国产化设备，利用国产化设备的可再生能源并网发电项目在还款期内的投资利润率，以不低于“当时相应贷款期贷款利率＋5％”为原则。其发电价格应实行同网同价，既与采用进口设备的项目享有同等的电价。

六、可再生能源并网发电项目在项目建议书阶段应出具当地物价部门对电价的意向函，可行性研究阶段由当地物价部门审批电价（包括电价构成），并报国家计委备案。经当地物价部门批准和国家计委备案的可再生能源并网发电项目电价从项目投产之日起实行。还本付息期结束以后的电价按电网平均电价确定。

七、对于独立供电的可再生能源发电系统，国家鼓励采用租赁、分期付款方式推广应用，具体办法由各地政府根据当地具体情况研究制定，并报国家计委备案。

八、本通知中的条款由国家计委负责解释。

一九九九年一月十二日

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

人类即将进入新的能源时代 ， 氢以其清洁无污染、高效、可储存和运输等优点, 被视为最理想的能源载体。氢能和可再生能源结合在一起将形成一个完全可再生的完整的能源系统，基于这个能源系统上的经济活动也就是“氢经济”。专家预计，氢能将在本世纪引发一场新的能源革命，使世界最终摆脱“碳氢经济”所带来的诸多困扰，进入清洁、安全、便利的“氢经济”时代。同时，正如煤的开发利用带动了蒸汽机的发展，引发了早期工业革命；石油、天然气的开发利用使人类进入了电气时代，并为信息、生物时代的到来奠定了基础一样，氢能的发展不仅将对世界能源产业带来彻底的变革，把握了氢能的发展就是把握了世界能源经济的发展动向，尽早开发和掌握氢能的有关技术就能抢占先机，就能占领“氢经济”发展的制高点，就将在未来世界的竞争中处于有利地位。

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》。