國內燃料電池技術現(xiàn)狀及問題?國內氫能與燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀及分析
來源：寶鄂實業(yè)
2019-07-15 20:01
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由于能源需求的日益增長，化石燃料的消耗與CO2排放總量快速上升，“清潔、低碳、安全、高效”的能源變革已是大勢所趨?？稍偕茉?如太陽能、風能、水電等)作為替代能源大規(guī)模使用卻受限于其固有的間歇性、波動性與隨機性；而氫是一種潔凈的二次能源載體，能方便地轉換成電和熱，轉化效率較高，有多種來源途徑。采用可再生能源實現(xiàn)大規(guī)模制氫，通過氫氣的橋接作用，既可為燃料電池提供氫源，也可綠色轉化為液體燃料，從而有可能實現(xiàn)由化石能源順利過渡到可再生能源的可持續(xù)循環(huán)，催生可持續(xù)發(fā)展的氫能經濟。氫能作為連接可再生能源與傳統(tǒng)化石能源的橋梁，可以為實現(xiàn)“氫經濟”與現(xiàn)在或“后化石能源時代”能源系統(tǒng)起到橋接作用。因此，氫能作為潔凈能源利用是未來能源變革的重要組成部分。
氫燃料電池具有燃料能量轉化率高、噪音低以及零排放等優(yōu)點，可廣泛應用于汽車、飛機、列車等交通工具以及固定電站等方面。從燃料電池在載人航天、水下潛艇、分布式電站獲得應用以來，燃料電池一直受到各國政府和企業(yè)的關注，其研發(fā)、示范和商業(yè)化應用的資金投入不斷增加。在未來煤電占比相對較低的情況下，由于風能、太陽能等可再生能源技術規(guī)模的增大，整個上游的電源結構會越來越清潔。在這種結構下，新能源汽車特別是純電動汽車、基于電解水制氫的燃料電池汽車，排放強度會明顯下降。而燃料電池汽車不同于純電動汽車的是，它實現(xiàn)了上游發(fā)電和終端用電在時間上的“分離”，進而使得氫能相比于波動性較大的風能和太陽能(純電動車技術路線)的互補能力更強。因此，發(fā)展氫能和氫燃料電池具有巨大的能源戰(zhàn)略意義。
國外氫能與燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀及分析
全球范圍來看，世界主要發(fā)達國家從資源、環(huán)保等角度出發(fā)，都十分看重氫能的發(fā)展，目前氫能和燃料電池已在一些細分領域初步實現(xiàn)了商業(yè)化。2017年全球燃料電池的裝機量達到670兆瓦，移動類裝機量455.7兆瓦，固定式裝機量213.5兆瓦。截至2017年12月，全球燃料電池乘用車銷售累計接近6000輛。豐田Mirai共計銷售5300輛，其中美國2900輛，日本2100輛，歐洲200輛，占全球燃料電池乘用車總銷量的九成以上。截至2017年年底，全球共有328座加氫站，歐洲擁有139座正在運行的加氫站，亞洲擁有118座，北美擁有68座。目前氫燃料電池及氫燃料電池汽車的研發(fā)與商業(yè)化應用在日本、美國、歐洲迅速發(fā)展，在制氫、儲氫、加氫等環(huán)節(jié)持續(xù)創(chuàng)新。
1、美國氫能與燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀
美國氫能的生產和儲運有AirProducts、Praxair等世界先進的氣體公司，并且有技術領先的質子膜純水電解制氫公司，同時還掌握著液氫儲氣罐、儲氫罐等核心技術。液氫方面，美國在液氫生產規(guī)模、液氫產量、價格方面都具有絕對優(yōu)勢。美國燃料電池乘用車和叉車保有量領先全球：豐田Mirai在美國銷售了超過2900輛燃料電池汽車。美國擁有世界最大的燃料電池叉車企業(yè)PlugPower，目前已有超過2萬輛燃料電池叉車，進行了超過600萬次加氫操作。加氫站建設方面，目前北美分布的68座加氫站僅1座位于加拿大，其余全部分布在美國，其加州地區(qū)集中度最高。美國燃料電池汽車液氫使用量非常高，全年液氫市場需求量的14%都被用于燃料電池車。
2、日本氫能與燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀
日本由于資源短缺，政府對氫能和燃料電池的推廣力度在世界范圍內都是最大的。目前，日本在家庭用燃料電池熱電聯(lián)供固定電站和燃料電池汽車商業(yè)化運作方面都是最成功的。早在2014年4月制定的“第四次能源基本計劃”，日本政府就明確提出了加速建設和發(fā)展“氫能社會”的戰(zhàn)略方向。所謂“氫能社會”是指將氫能廣泛應用于社會日常生活和經濟產業(yè)活動之中，與電力、熱力共同構成二次能源的三大支柱。據(jù)此，2014年6月，日本經濟產業(yè)省制定了“氫能與燃料電池戰(zhàn)略路線圖”，提出了實現(xiàn)“氫能社會”目標分三步走的發(fā)展路線圖：到2025年要加速推廣和普及氫能利用的市場；到2030年要建立大規(guī)模氫能供給體系并實現(xiàn)氫燃料發(fā)電；到2040年要完成零碳氫燃料供給體系建設。截至2018年1月，日本燃料電池乘用車保有量約2000臺，燃料電池大巴預計2020年增加到100臺。從目前的燃料電池汽車價格、保有量和加注站數(shù)量來看，日本尚處于燃料電池汽車社會的搖籃期，預計2050年將是日本燃油汽車全面向燃料電池汽車過渡之年。
3、歐洲氫能與燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀
近期，歐洲燃料電池和氫能事業(yè)聯(lián)合組織(FCHJU)發(fā)布了“歐洲氫能路線圖”(圖1)。該路線圖提出了歐洲氫能未來30年的發(fā)展規(guī)劃，并得到歐洲17家氫能公司和組織的支持。該報告認為，氫是歐洲能源轉型的重要元素，到2050年可占最終能源需求的24%并提供540萬個工作崗位。為了實現(xiàn)歐洲二氧化碳減排目標，必須發(fā)展氫能。對于諸如天然氣網(wǎng)、運輸(特別是重型車輛)關鍵部分的規(guī)模脫碳、高級燃料和化學原料需要大量使用氫氣。
此外，氫氣可以解決大規(guī)模整合可再生能源以及實現(xiàn)低成本季節(jié)性儲能和跨區(qū)域有效清潔能源運輸中的技術難題。報告認為，到2050年，氫能將在各個領域發(fā)揮重要作用，并為了實現(xiàn)歐洲2050年氫能產業(yè)目標，設置了短期和中期目標。報告預測，到2050年，歐洲10%—18%建筑的供暖和供電可以由氫能提供；工業(yè)中23%的高級熱能可由氫能提供。報告指出，氫能的使用將帶來巨大的社會、經濟和環(huán)境效益。到2030年，氫能的預計部署將為歐盟公司的燃料和相關設備創(chuàng)造約1300億歐元的產業(yè)；到2050年達到8200億歐元。氫能將為歐盟工業(yè)創(chuàng)造一個本地市場，作為在全球氫能經濟中競爭的跳板。2030年的出口潛力估計將達到700億歐元，凈出口額將達到500億歐元。
4、韓國氫能與燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀
韓國在氫能和燃料電池領域也有較強的規(guī)劃布局，但是其相關技術實力較歐、美、日略遜一籌。以現(xiàn)代等汽車企業(yè)為依托，韓國政府未來5年內用于氫燃料電池以及加氫站的補貼將達到20億歐元。目標是到2022年為15000輛燃料電池汽車和1000輛氫氣公交車提供資金。其中資助計劃包括310個新的氫氣加氣站，政府還將制定使用法規(guī)。韓國政府于2019年1月發(fā)布“氫能經濟發(fā)展路線圖”，旨在大力發(fā)展氫能產業(yè)，以引領全球氫燃料電池汽車和燃料電池市場發(fā)展。
根據(jù)該路線圖，韓國政府計劃到2040年氫燃料電池汽車累計產量由2018年的2000余輛增至620萬輛，氫燃料電池汽車充電站從現(xiàn)有的14個增至1200個。韓國政府表示將開始為燃料電池出租車和卡車提供補貼，到2022年燃料電池公交車數(shù)量將增加到2000輛，并預計在2021年開始用燃料電池車取代燃油警車。在固定式燃料電池方面，韓國目前的發(fā)展重點在于大型燃料電池發(fā)電站。韓國斗山集團是推動該項目建設的主體。2017年6月，該集團完成了韓國最大的氫能燃料電池發(fā)電站的建設，而該發(fā)電站的建設成本大約有3600萬美元。據(jù)報道，該發(fā)電站每年可生產144臺440千瓦的燃料電池系統(tǒng)，可以滿足市場的需求。
國內氫能與燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀及分析
1、國內氫能產業(yè)鏈的結構分析
氫能產業(yè)鏈主要包括：氫的制取、儲存、運輸和應用等環(huán)節(jié)。氫既可廣泛應用于傳統(tǒng)領域，又可應用于新興的氫能車輛(包括乘用車、商用車、物流車、叉車、軌道車等)以及氫能發(fā)電(包括熱電聯(lián)供分布式發(fā)電、發(fā)電儲能、備用電源等)。為加快發(fā)展中國的氫能產業(yè)，依據(jù)目前的資源條件和能源產業(yè)狀況，應在加強氫安全的基礎上，積極推行氫源多元化及氫能多元化和規(guī)?；瘧?。
我國近年來每年純度99%以上氫氣的使用量約700億立方米(約600萬噸)，年產值1200億元人民幣以上。目前國內發(fā)展氫能的生產方式，主要有煤制氫、天然氣制氫和工業(yè)副產氫，其中工業(yè)副產氫追溯其上游一次能源主要還是煤和天然氣。因此，目前國內氫能生產主要還是依靠化石能源，而電解水制氫僅占比2%—4%，占比較為有限。對于氫能的消費，國內大約90%或更多純度99%左右的氫氣都用于煉化產品生產過程中的加氫，以及合成氨、合成甲醇、石油煉化等化工領域，僅有2%—4%的氫氣作為工業(yè)氣體用于冶金、鋼鐵、電子、建材、精細化工等行業(yè)的還原氣、保護氣、反應氣等，而在燃料電池汽車領域氫能的利用更少?？傮w看，目前我國具備一定的氫工業(yè)基礎，但是仍然還是以工業(yè)原料為主。氫作為能源消費的市場規(guī)模依然較小。
在氫能和燃料電池發(fā)展方面，我國也一直不落后。2016年10月，中國標準化研究院資源與環(huán)境分院和中國電器工業(yè)協(xié)會發(fā)布的《中國氫能產業(yè)基礎設施發(fā)展藍皮書(2016)》首次提出了我國氫能產業(yè)的發(fā)展路線圖(表1)。對我國中長期加氫站和燃料電池車輛發(fā)展目標進行了規(guī)劃。《中國制造2025》明確提出燃料電池汽車發(fā)展規(guī)劃，更是將發(fā)展氫燃料電池提升到了戰(zhàn)略高度。目前不論是國內的氫能技術，還是氫能產業(yè)基礎，雖然都具有一定的戰(zhàn)略規(guī)模，但是與國際最先進水平還有一定的差距。
2、我國燃料電池產業(yè)和技術發(fā)展現(xiàn)狀
國內燃料電池產業(yè)化現(xiàn)狀及問題
在我國中東部沿海經濟、技術實力較強的珠三角、長三角和北京等地區(qū)，聚集了我國燃料電池發(fā)展的主要企業(yè)。并且，近2年燃料電池投資熱度升溫，由幾年前的數(shù)家發(fā)展到現(xiàn)在的近千家燃料電池企業(yè)。與國外豐田、現(xiàn)代等燃料電池生產企業(yè)發(fā)展路線不同，中國氫燃料電池汽車企業(yè)主要分布在商用車領域——氫燃料電池商用車已實現(xiàn)量產。氫燃料電池乘用車還處于示范運行階段，其中上汽集團對燃料電池乘用車投入力度最大，2017年發(fā)布國內第一款商業(yè)化燃料電池輕型客車——大通V80。燃料電池叉車方面，我國已有東莞氫宇等企業(yè)布局，隨著氫能市場不斷成熟，我國叉車市場會是燃料電池另一個巨大的應用場景。
加氫站方面，目前我國已形成了一批從加氫站設計到運營的企業(yè)，這些企業(yè)主要集中在北上廣地區(qū)。目前我國制氫、儲氫、加氫等環(huán)節(jié)的關鍵核心設備，還不能全部“國產化”，成本難降。我國建成可運行加氫站12個，在建19個，典型代表北京永豐加氫站和上海安亭加氫站均從國外引進核心設備和技術咨詢服務。我國示范性加氫站及燃料電池客車車載供氫系統(tǒng)尚處于35兆帕壓力技術水平。為與客車配套，現(xiàn)有加氫站采用45兆帕隔膜式壓縮機、45兆帕儲氫罐和35兆帕氫氣加注機等設備，壓力標準提升還有待未來70兆帕燃料電池汽車普及。
國內燃料電池技術現(xiàn)狀及問題
在系統(tǒng)方面，國內燃料電池開發(fā)以車用質子交換膜燃料電池為主，已經具有系統(tǒng)自主開發(fā)能力且生產能力較強。以新源動力、億華通、氟爾賽、重塑科技和國鴻重塑為代表的企業(yè)，具備年產萬臺燃料電池系統(tǒng)的批量生產能力。然而在燃料電池系統(tǒng)關鍵零部件方面，中國與國際先進水平差距較大，基本沒有成熟產品。
在電堆方面，國內燃料電池電堆正在逐漸起步，電堆及產業(yè)鏈企業(yè)數(shù)量逐漸增長，產能量級提升，到2018年國內電堆產能超過40萬千瓦。目前，國內電堆廠商主要有兩類：①自主研發(fā)，以新源動力、神力科技和明天氫能為代表；②引進國外成熟電堆技術，以廣東國鴻為代表，其余企業(yè)有濰柴動力、南通百應等。
在雙極板方面，由于機加工石墨板成本高，復合材料雙極板近年來開始走向應用，如石墨/樹脂復合材料、膨脹石墨/樹脂復合材料、不銹鋼/石墨復合材料等。國內新源動力開發(fā)的不銹鋼/石墨復合雙極板電堆已經應用于上汽大通V80輕型客車上。廣東國鴻引進加拿大Ballard公司膨脹石墨/樹脂復合雙極板生產技術，生產電堆已經裝備數(shù)百輛燃料電池車。乘用車燃料電池具有高能量密度需求，金屬雙極板相較于石墨及復合雙極板具有明顯優(yōu)勢。金屬雙極板的設計及加工技術主要掌握在國外企業(yè)，國內企業(yè)尚處于小規(guī)模開發(fā)階段，但是明天氫能科技公司正在建設年產萬臺級自動化生產線。
在膜電極方面，以新源動力、武漢理工新能源為代表，初步具備了不同程度的生產線，年產能在數(shù)千平方米到萬平方米，但還需要開發(fā)以狹縫涂布為代表的大批量生產技術。市場上主要生產全氟磺酸膜的企業(yè)主要來自于美國、日本、加拿大及中國。我國已具備質子交換膜國產化能力，山東東岳集團質子交換膜性能出色，具備規(guī)?；a能力。目前，東岳DF260膜厚度可做到15μm，在OCV情況下耐久性大于600小時。
氫燃料電池具有燃料能量轉化率高、噪音低以及零排放等優(yōu)點，可廣泛應用于汽車、飛機、列車等交通工具以及固定電站等方面。從燃料電池在載人航天、水下潛艇、分布式電站獲得應用以來，燃料電池一直受到各國政府和企業(yè)的關注，其研發(fā)、示范和商業(yè)化應用的資金投入不斷增加。在未來煤電占比相對較低的情況下，由于風能、太陽能等可再生能源技術規(guī)模的增大，整個上游的電源結構會越來越清潔。在這種結構下，新能源汽車特別是純電動汽車、基于電解水制氫的燃料電池汽車，排放強度會明顯下降。而燃料電池汽車不同于純電動汽車的是，它實現(xiàn)了上游發(fā)電和終端用電在時間上的“分離”，進而使得氫能相比于波動性較大的風能和太陽能(純電動車技術路線)的互補能力更強。因此，發(fā)展氫能和氫燃料電池具有巨大的能源戰(zhàn)略意義。
國外氫能與燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀及分析
全球范圍來看，世界主要發(fā)達國家從資源、環(huán)保等角度出發(fā)，都十分看重氫能的發(fā)展，目前氫能和燃料電池已在一些細分領域初步實現(xiàn)了商業(yè)化。2017年全球燃料電池的裝機量達到670兆瓦，移動類裝機量455.7兆瓦，固定式裝機量213.5兆瓦。截至2017年12月，全球燃料電池乘用車銷售累計接近6000輛。豐田Mirai共計銷售5300輛，其中美國2900輛，日本2100輛，歐洲200輛，占全球燃料電池乘用車總銷量的九成以上。截至2017年年底，全球共有328座加氫站，歐洲擁有139座正在運行的加氫站，亞洲擁有118座，北美擁有68座。目前氫燃料電池及氫燃料電池汽車的研發(fā)與商業(yè)化應用在日本、美國、歐洲迅速發(fā)展，在制氫、儲氫、加氫等環(huán)節(jié)持續(xù)創(chuàng)新。
1、美國氫能與燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀
美國氫能的生產和儲運有AirProducts、Praxair等世界先進的氣體公司，并且有技術領先的質子膜純水電解制氫公司，同時還掌握著液氫儲氣罐、儲氫罐等核心技術。液氫方面，美國在液氫生產規(guī)模、液氫產量、價格方面都具有絕對優(yōu)勢。美國燃料電池乘用車和叉車保有量領先全球：豐田Mirai在美國銷售了超過2900輛燃料電池汽車。美國擁有世界最大的燃料電池叉車企業(yè)PlugPower，目前已有超過2萬輛燃料電池叉車，進行了超過600萬次加氫操作。加氫站建設方面，目前北美分布的68座加氫站僅1座位于加拿大，其余全部分布在美國，其加州地區(qū)集中度最高。美國燃料電池汽車液氫使用量非常高，全年液氫市場需求量的14%都被用于燃料電池車。
2、日本氫能與燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀
日本由于資源短缺，政府對氫能和燃料電池的推廣力度在世界范圍內都是最大的。目前，日本在家庭用燃料電池熱電聯(lián)供固定電站和燃料電池汽車商業(yè)化運作方面都是最成功的。早在2014年4月制定的“第四次能源基本計劃”，日本政府就明確提出了加速建設和發(fā)展“氫能社會”的戰(zhàn)略方向。所謂“氫能社會”是指將氫能廣泛應用于社會日常生活和經濟產業(yè)活動之中，與電力、熱力共同構成二次能源的三大支柱。據(jù)此，2014年6月，日本經濟產業(yè)省制定了“氫能與燃料電池戰(zhàn)略路線圖”，提出了實現(xiàn)“氫能社會”目標分三步走的發(fā)展路線圖：到2025年要加速推廣和普及氫能利用的市場；到2030年要建立大規(guī)模氫能供給體系并實現(xiàn)氫燃料發(fā)電；到2040年要完成零碳氫燃料供給體系建設。截至2018年1月，日本燃料電池乘用車保有量約2000臺，燃料電池大巴預計2020年增加到100臺。從目前的燃料電池汽車價格、保有量和加注站數(shù)量來看，日本尚處于燃料電池汽車社會的搖籃期，預計2050年將是日本燃油汽車全面向燃料電池汽車過渡之年。
3、歐洲氫能與燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀
近期，歐洲燃料電池和氫能事業(yè)聯(lián)合組織(FCHJU)發(fā)布了“歐洲氫能路線圖”(圖1)。該路線圖提出了歐洲氫能未來30年的發(fā)展規(guī)劃，并得到歐洲17家氫能公司和組織的支持。該報告認為，氫是歐洲能源轉型的重要元素，到2050年可占最終能源需求的24%并提供540萬個工作崗位。為了實現(xiàn)歐洲二氧化碳減排目標，必須發(fā)展氫能。對于諸如天然氣網(wǎng)、運輸(特別是重型車輛)關鍵部分的規(guī)模脫碳、高級燃料和化學原料需要大量使用氫氣。
此外，氫氣可以解決大規(guī)模整合可再生能源以及實現(xiàn)低成本季節(jié)性儲能和跨區(qū)域有效清潔能源運輸中的技術難題。報告認為，到2050年，氫能將在各個領域發(fā)揮重要作用，并為了實現(xiàn)歐洲2050年氫能產業(yè)目標，設置了短期和中期目標。報告預測，到2050年，歐洲10%—18%建筑的供暖和供電可以由氫能提供；工業(yè)中23%的高級熱能可由氫能提供。報告指出，氫能的使用將帶來巨大的社會、經濟和環(huán)境效益。到2030年，氫能的預計部署將為歐盟公司的燃料和相關設備創(chuàng)造約1300億歐元的產業(yè)；到2050年達到8200億歐元。氫能將為歐盟工業(yè)創(chuàng)造一個本地市場，作為在全球氫能經濟中競爭的跳板。2030年的出口潛力估計將達到700億歐元，凈出口額將達到500億歐元。
4、韓國氫能與燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀
韓國在氫能和燃料電池領域也有較強的規(guī)劃布局，但是其相關技術實力較歐、美、日略遜一籌。以現(xiàn)代等汽車企業(yè)為依托，韓國政府未來5年內用于氫燃料電池以及加氫站的補貼將達到20億歐元。目標是到2022年為15000輛燃料電池汽車和1000輛氫氣公交車提供資金。其中資助計劃包括310個新的氫氣加氣站，政府還將制定使用法規(guī)。韓國政府于2019年1月發(fā)布“氫能經濟發(fā)展路線圖”，旨在大力發(fā)展氫能產業(yè)，以引領全球氫燃料電池汽車和燃料電池市場發(fā)展。
根據(jù)該路線圖，韓國政府計劃到2040年氫燃料電池汽車累計產量由2018年的2000余輛增至620萬輛，氫燃料電池汽車充電站從現(xiàn)有的14個增至1200個。韓國政府表示將開始為燃料電池出租車和卡車提供補貼，到2022年燃料電池公交車數(shù)量將增加到2000輛，并預計在2021年開始用燃料電池車取代燃油警車。在固定式燃料電池方面，韓國目前的發(fā)展重點在于大型燃料電池發(fā)電站。韓國斗山集團是推動該項目建設的主體。2017年6月，該集團完成了韓國最大的氫能燃料電池發(fā)電站的建設，而該發(fā)電站的建設成本大約有3600萬美元。據(jù)報道，該發(fā)電站每年可生產144臺440千瓦的燃料電池系統(tǒng)，可以滿足市場的需求。
國內氫能與燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀及分析
1、國內氫能產業(yè)鏈的結構分析
氫能產業(yè)鏈主要包括：氫的制取、儲存、運輸和應用等環(huán)節(jié)。氫既可廣泛應用于傳統(tǒng)領域，又可應用于新興的氫能車輛(包括乘用車、商用車、物流車、叉車、軌道車等)以及氫能發(fā)電(包括熱電聯(lián)供分布式發(fā)電、發(fā)電儲能、備用電源等)。為加快發(fā)展中國的氫能產業(yè)，依據(jù)目前的資源條件和能源產業(yè)狀況，應在加強氫安全的基礎上，積極推行氫源多元化及氫能多元化和規(guī)?；瘧?。
我國近年來每年純度99%以上氫氣的使用量約700億立方米(約600萬噸)，年產值1200億元人民幣以上。目前國內發(fā)展氫能的生產方式，主要有煤制氫、天然氣制氫和工業(yè)副產氫，其中工業(yè)副產氫追溯其上游一次能源主要還是煤和天然氣。因此，目前國內氫能生產主要還是依靠化石能源，而電解水制氫僅占比2%—4%，占比較為有限。對于氫能的消費，國內大約90%或更多純度99%左右的氫氣都用于煉化產品生產過程中的加氫，以及合成氨、合成甲醇、石油煉化等化工領域，僅有2%—4%的氫氣作為工業(yè)氣體用于冶金、鋼鐵、電子、建材、精細化工等行業(yè)的還原氣、保護氣、反應氣等，而在燃料電池汽車領域氫能的利用更少?？傮w看，目前我國具備一定的氫工業(yè)基礎，但是仍然還是以工業(yè)原料為主。氫作為能源消費的市場規(guī)模依然較小。
在氫能和燃料電池發(fā)展方面，我國也一直不落后。2016年10月，中國標準化研究院資源與環(huán)境分院和中國電器工業(yè)協(xié)會發(fā)布的《中國氫能產業(yè)基礎設施發(fā)展藍皮書(2016)》首次提出了我國氫能產業(yè)的發(fā)展路線圖(表1)。對我國中長期加氫站和燃料電池車輛發(fā)展目標進行了規(guī)劃。《中國制造2025》明確提出燃料電池汽車發(fā)展規(guī)劃，更是將發(fā)展氫燃料電池提升到了戰(zhàn)略高度。目前不論是國內的氫能技術，還是氫能產業(yè)基礎，雖然都具有一定的戰(zhàn)略規(guī)模，但是與國際最先進水平還有一定的差距。
2、我國燃料電池產業(yè)和技術發(fā)展現(xiàn)狀
國內燃料電池產業(yè)化現(xiàn)狀及問題
在我國中東部沿海經濟、技術實力較強的珠三角、長三角和北京等地區(qū)，聚集了我國燃料電池發(fā)展的主要企業(yè)。并且，近2年燃料電池投資熱度升溫，由幾年前的數(shù)家發(fā)展到現(xiàn)在的近千家燃料電池企業(yè)。與國外豐田、現(xiàn)代等燃料電池生產企業(yè)發(fā)展路線不同，中國氫燃料電池汽車企業(yè)主要分布在商用車領域——氫燃料電池商用車已實現(xiàn)量產。氫燃料電池乘用車還處于示范運行階段，其中上汽集團對燃料電池乘用車投入力度最大，2017年發(fā)布國內第一款商業(yè)化燃料電池輕型客車——大通V80。燃料電池叉車方面，我國已有東莞氫宇等企業(yè)布局，隨著氫能市場不斷成熟，我國叉車市場會是燃料電池另一個巨大的應用場景。
加氫站方面，目前我國已形成了一批從加氫站設計到運營的企業(yè)，這些企業(yè)主要集中在北上廣地區(qū)。目前我國制氫、儲氫、加氫等環(huán)節(jié)的關鍵核心設備，還不能全部“國產化”，成本難降。我國建成可運行加氫站12個，在建19個，典型代表北京永豐加氫站和上海安亭加氫站均從國外引進核心設備和技術咨詢服務。我國示范性加氫站及燃料電池客車車載供氫系統(tǒng)尚處于35兆帕壓力技術水平。為與客車配套，現(xiàn)有加氫站采用45兆帕隔膜式壓縮機、45兆帕儲氫罐和35兆帕氫氣加注機等設備，壓力標準提升還有待未來70兆帕燃料電池汽車普及。
國內燃料電池技術現(xiàn)狀及問題
在系統(tǒng)方面，國內燃料電池開發(fā)以車用質子交換膜燃料電池為主，已經具有系統(tǒng)自主開發(fā)能力且生產能力較強。以新源動力、億華通、氟爾賽、重塑科技和國鴻重塑為代表的企業(yè)，具備年產萬臺燃料電池系統(tǒng)的批量生產能力。然而在燃料電池系統(tǒng)關鍵零部件方面，中國與國際先進水平差距較大，基本沒有成熟產品。
在電堆方面，國內燃料電池電堆正在逐漸起步，電堆及產業(yè)鏈企業(yè)數(shù)量逐漸增長，產能量級提升，到2018年國內電堆產能超過40萬千瓦。目前，國內電堆廠商主要有兩類：①自主研發(fā)，以新源動力、神力科技和明天氫能為代表；②引進國外成熟電堆技術，以廣東國鴻為代表，其余企業(yè)有濰柴動力、南通百應等。
在雙極板方面，由于機加工石墨板成本高，復合材料雙極板近年來開始走向應用，如石墨/樹脂復合材料、膨脹石墨/樹脂復合材料、不銹鋼/石墨復合材料等。國內新源動力開發(fā)的不銹鋼/石墨復合雙極板電堆已經應用于上汽大通V80輕型客車上。廣東國鴻引進加拿大Ballard公司膨脹石墨/樹脂復合雙極板生產技術，生產電堆已經裝備數(shù)百輛燃料電池車。乘用車燃料電池具有高能量密度需求，金屬雙極板相較于石墨及復合雙極板具有明顯優(yōu)勢。金屬雙極板的設計及加工技術主要掌握在國外企業(yè)，國內企業(yè)尚處于小規(guī)模開發(fā)階段，但是明天氫能科技公司正在建設年產萬臺級自動化生產線。
在膜電極方面，以新源動力、武漢理工新能源為代表，初步具備了不同程度的生產線，年產能在數(shù)千平方米到萬平方米，但還需要開發(fā)以狹縫涂布為代表的大批量生產技術。市場上主要生產全氟磺酸膜的企業(yè)主要來自于美國、日本、加拿大及中國。我國已具備質子交換膜國產化能力，山東東岳集團質子交換膜性能出色，具備規(guī)?；a能力。目前，東岳DF260膜厚度可做到15μm，在OCV情況下耐久性大于600小時。
