氢能汽车的技术研发

1. 氢能汽车的技术研发

中国在氢能汽车研发领域取得重大突破，已成功开发出氢能燃料电池汽车性能样车。国内在燃料电池发动机方面已取得大功率氢—空燃料电池组制备的关键技术，轿车用净输出30kW、客车用净输出60kW和100kW的燃料电池发动机，已在同济大学和清华大学燃料电池发动机测试基地分别通过了严格的测试并装车运行，燃料电池轿车已经累计运行4000多公里，燃料电池客车累计运行超过8000公里。此前，以氢气为能源的燃料电池汽车被列入国家“863”计划，科技部投入1．2亿元支持燃料电池汽车和相关技术的研发。此外，国内研发的燃料电池汽车在整车操控性能、行驶性能、安全性能、燃料利用率等方面均得到较大提高。国内汽车企业还开发出100多种燃气汽车，在19个城市开展了推广应用；国内自主研发的纯电动汽车、混合动力汽车，也已开始示范运行

2. 示范应用按下氢燃料电池产业链发展加速键

氢燃料电池 汽车 首批示范应用城市群名单日前揭晓，如果在示范期内达成目标，每个城市群最多可以拿到氢燃料电池 汽车 推广应用和氢能供应的18.7亿元奖励。“真金白银”的财政奖励，不仅能通过示范名单让燃料电池空压机、氢气循环泵、氢燃料水泵等核心零部件上量降低成本，又能推动质子交换膜、碳纸、催化剂等关键材料的国产化进程。
  
 扫除成本障碍
    
 以上海示范城市群为例，上海牵头开展氢燃料电池 汽车 示范应用城市群申报工作，联合苏州、南通、嘉兴、淄博、宁夏宁东能源化工基地和鄂尔多斯6个城市（区域）共同组建“1+6”上海城市群，形成长三角联动、产业链协同、“中长途+中重载”应用场景的氢燃料电池 汽车 城市群示范新模式，“突破一批核心部件、推出一批高端产品、形成一批中国标准”成为该城市群示范应用的聚焦点。
  
 细分氢燃料电池成本，可以发现电堆直接材料占其发动机系统成本的90%左右，而电堆及其核心部件占其直接材料的成本比重约为70%。以此推算，电堆及其核心部件占发动机系统的成本约为60%。目前，电堆成本下降已成为推动氢燃料电池成本下降的主要途径。根据美国能源局的数据统计，当氢燃料电池发动机年产量从1000套提高到50万套时，燃料电池电堆及发动机成本分别从179美元/千瓦、118美元/千瓦降至45美元/千瓦、19美元/千瓦。前述业内人士表示，在政策的推动下，近年来国内氢燃料电池成本下降有目共睹，幅度远超预期。
  
 据了解，膜电极占氢燃料电池电堆成本的50%以上，对于提升效率、可靠性和使用寿命都至关重要。随着大型膜电极等核心材料的技术自主化和生产国产化的提升，氢燃料电池成本会迅速下降，为规模化应用扫除成本障碍，更加成熟稳定、高效率、长寿命的氢燃料电池车就会在全国范围拓展应用。北京特亿阳光新能源总裁祁海珅乐观预计，氢燃料电池车数量超万辆时代就在眼前，某些细分领域的氢燃料电池 汽车 的平价时代也许很快就会到来。城市群的规模化应用是降低氢燃料电池成本的“利器”，电堆功率的提升也会随着城市群的应用推广而加速。
    
 “在电堆零部件中，还存在诸多短板或制约，例如产业链上很多核心零部件产品与国外水平相差较远。”经济学家宋清辉认为，中国氢燃料电池电堆产业虽然当前发展很快，但是其产业链尚未能支撑规模化应用，与世界领先水平亦存在较大的差距。
  
 补齐部件短板
  
 “质子交换膜、碳纸扩散层、铂基催化剂都是短板，这三个方面相比国外都不行，其中碳纸属于空白。这些领域没有足够的时间和工艺积累是很难取得突破的。”前述业内人士表示，氢燃料电池电堆的核心零部件中仍存在短板甚至空白的地方。
  
 中汽研副总经理吴志新称，目前我国在碳纸、膜电极、催化剂、空压机、高压储氢瓶等方面还需进一步突破，相关部件还需要从发达国家购买。
  
 在此背景下，国内氢燃料电池核心部件破局必须依靠自研与合作“两路并行”。
  
 潍柴动力在半年报中提及，除氢燃料电池项目顺利通过工信部审核外，公司与瑞士飞速集团战略合作延伸氢燃料电池产业链布局，提高燃料电池动力总成的核心竞争力，弥补我国氢燃料电池核心部件短板。在此基础上，潍柴动力建成集研发、测试、检验、试制等功能于一体的氢燃料电池产业园，形成了完整产业链检验检测能力，由公司牵头的国家氢燃料电池技术创新中心在今年3月落户山东。此前，潍柴动力在互动平台上表示，2018年公司战略投资加拿大巴拉德动力系统有限公司（下称“巴拉德”）19.9%股份，双方合作研发的多款产品已发布并推向市场。据亿华通招股书，巴拉德自1979年成立以来一直致力于氢燃料电池及相关产品的开发制造，技术处于国际领先水平。
  
 以氢燃料电池电堆的核心材料催化剂为例，国内企业虽然已取得长足进步，如上海济平新能源 科技 有限公司在今年与巴拉德签署了采购合同，将向后者出口氢燃料电池铂碳、铂合金催化剂，实现了国产氢燃料电池催化剂产品出口海外市场“零”的突破。但目前国内这一细分市场上仍以海外化工巨头为主，其中日本田中贵金属占据过半的市场份额，英国化学巨头Johnson Matthey公司的市场份额约为30%。
  
 核心零部件企业的匮乏和紧俏，从城市群的组成便可见一斑。分处华北、华东和华南的三个城市群不约而同地将山东淄博纳入合作城市，将位于淄博的东岳集团纳入合作企业。这意味着，在未来4年示范推广期内，采用东岳集团产品的氢燃料电池 汽车 在行驶里程满足要求后便可获得国家和地方的财政奖励。
  
 据悉，东岳集团年产150万平方米的氢燃料电池质子交换膜生产线一期工程已在去年11月正式投产，使其成为全球能够为量产氢燃料电池 汽车 供应质子交换膜的2家企业之一。作为三大示范城市群中国产质子交换膜企业，东岳集团成为氢燃料电池 汽车 产业链上的稀有合作标的，已与国内50多家产业链企业签订合作意向。

3. 氢能源汽车和燃料电池，一篇文章让你清楚了解整个产业链

   
        
    新能源 汽车 ，最近我想大家并不陌生。这个称呼无论是在 汽车 领域还是股市都是热门话题，受很多厂家和投资者追捧。 
     
     新能源 汽车   说得直白一些就是不是采用常规燃料（汽油和柴油）作为动力来源的 汽车 ，一般可以分为四大类：  混合动力 汽车 （HEV）、纯电动 汽车 （BEV）、燃料电池电动 汽车 （FCEV）和其它新能源 汽车    。 
     
    在这四大类新能源 汽车 里面，近几年比较流行的就是混合动力 汽车 和纯电动 汽车 ，这些家用车都已经在路面上随处可见了。但是燃料电池 汽车 目前国内并没有量产的家用车，只是一些商用车在使用，而我们口中的燃料电池 汽车 也就是常说的氢能源 汽车 。 
     
    今天的这篇文章我们就来讲讲燃料电池和氢能源 汽车 ，为何这种新能源 汽车 现实中还没有普及。 
     
     一、什么是燃料电池  
     
    燃料电池就是通过化学反应，将燃料或氧化剂中的化学能转化为电能的装置。我们所说的燃料电池一般就是指氢燃料电池。 
     
       氢气作为燃料电池其实 历史 已经很久了，在200年前，其实就有了，但是因为安全性和能量密度较低，氢气作为内燃机燃料并没有表现出优越性。   但是，在如今的燃料电池技术中，氢气并不直接燃烧，而是和氧气反应转化为电能。  
     
    燃料电池主要由三部分组成：电极、电解液和外部电路。   氢气首先进入燃料电池的正极，然后氢气与覆盖在正极上面的催化剂反应，释放电子形成带正电荷的氢离子，氢离子穿过电解液到达负极。然而，电子不能通过电解液，电子只能流入电路，形成电流，产生电能。在负极催化剂使氢离子与空气中的氧结合成水，水是燃料电池中唯一产生的副产品   ，这就是所谓的清洁能源。 
     
    燃料电池根据电解液的不同可以分为以下   五种类型   ： 
     
        
    这五种类型里， 汽车 领域应用较多的就是   质子交换膜燃料电池  ， 它的电解液是质子交换膜，运行温度是50-100摄氏度，电极采用的催化剂是铂金 。
     
    了解了燃料电池以及它的工作原理以后，我们还需要搞清楚这个氢气究竟是如何产生的，制氢的方法有哪些？ 
     
     二、常见的氢气制造方法  
     
    今天，氢可以通过多种能源和技术来生产。如今，   全球每年的纯氢产量约7000万吨，其中仅有  少于1万吨的氢气用于燃料电池 汽车   ，可想而知，这部分未来有很大的发展空间巨大。
       从上表中我们可以看到，   当今全球氢生产原料以化石燃料为主，占全球氢产量的96%。48%的氢产自天然气，30%的氢产自烃类/原油产品，18%的氢产自煤炭，仅有  4%的氢产自电解水  。
     
    中国是世界上最大的制氢国，2017年的制氢量有1900万吨，62%左右的制氢主要来自煤炭和焦炉生产，因为中国传统上非常依赖煤炭生产能源。然而，随着中国在全国范围内全面转向绿色、可再生能源，这种情况正在改变。在中长期规划中，可再生资源作为氢气制取的来源将发挥越来越重要的作用。根据中国氢联盟的数据，到2050年，大约70%的氢将由可再生能源生产。 
         1、煤炭生产氢气  
     
        
    煤炭产生氢气的方法在国内比较常用，它是通过“煤气化”的方式，由煤与高温蒸汽和氧气在加压的气化炉中反应生成合成气，并转化为气体成分。 
     
    这种氢气的制造方式操作成本低，原材料比较便宜。缺点就是在产生的过程中会伴有二氧化碳的产生，富含杂质，需要净化。 
     
     2、天然气生产氢气  
     
        
    天然气产生氢气的方法是目前最成熟、最普遍的方式，美国95%的氢气都是通过天然气进行生产的。 
     
    这种方法叫做天然气蒸汽重整，通过天然气与高温蒸汽反应生成合成气，即氢气和一氧化碳的混合物。一氧化碳与水发生反应产生更多的氢。 
     
    这种氢气的制造方式操作成本低，原材料比较便宜。缺点就是在产生的过程中会伴有二氧化碳和一氧化碳的产生。 
     
     3、电解水产生氢气  
     
        
    我们初中化学的时候都学过电解水可以产生氢气和氧气，但这个运行的前提就是要有足够的电，这个电究竟从哪里来？ 
     
    这个电可以利用电网内的电力、风能/太阳能发电、光解和生物电解，其中风能和太阳能发电是未来将广泛采用的制氢方式。 
     
    根据生产方式和排放物的不同，产生的氢气命名也不同，我们一起来看看： 
     
     
        
     
    天然气、煤炭和新能源这是最常见的三种制氢方法，   天然气制氢产生的氢气叫灰氢和蓝氢，煤炭制氢产生的氢气叫棕氢和蓝氢。由于天然气和煤炭在制氢的过程中会产生二氧化碳，二氧化碳被捕捉掉的氢气称之为蓝氢。新能源通过电解水的方式产生的氢气，这里的排放物仅有水，这种氢气是最干净、最环保的，被称之为绿氢。   通过氢气的四种称呼和制氢方法，未来的制氢手段多会应用于电解水来获取。 
         三、氢气的运输和储存  
     
        
    燃料电池 汽车 目前还未普及很大一个难题就是氢气的运输和储存问题。燃料电池内的氢气是通过加氢站进行加注的，而加氢站的氢气是需要从制氢地运输到加氢站。 
     
    氢气运输的方式和成本与氢气的生产地点密切相关，可分为   集中式式生产、半集中式生产和分散式生产   。 
     
    集中式生产是指在大型的中央氢气生产厂生产，然后运输到最终加氢站，而分散式生产是指在加氢设施附近进行生产。半集中式生产是指在距离使用点很近（40-161公里）的中型制氢设备（5,000-50,000公斤/天）进行生产。这些设施不仅可以提供一定程度的规模经济，而且可以最大限度地降低氢运输成本和基础设施。 
     
    由于氢气在中国仍属于危险化学品类别，目前中国还没有分散式制氢。 
      氢气的运输可以以氢气的物理状态来决定，气态氢、液态氢和固态氢三种，不同的国家采用不同状态的氢进行运输。 
     
     1、压缩的气态氢一般是通过卡车或长管拖车或者管道输送  
     2、液态氢通常由卡车或其他运输方式运输，如铁路或驳船。液体氢在长途运输中经常使用，因为它比气态氢运输方式更具经济性  
     3、固态氢主要是在特定的容器中输送，但目前各地区仍处于不同的发展阶段，需要更多的技术改进才能形成大规模采用。  
     
     目前，通过长管拖车运输液态或气态氢和通过管道运输气态氢是三种主要的运输氢气的方法。在美国和日本氢气一般是以液态的方式运输，在中国氢气一般是以气态的方式运输。  
     
     四、燃料电池 汽车   
     
        
    我们先来看看燃料电池 汽车 和其它 汽车 的主要区别，其实主要在于动力系统。其它的零件基本都比较相似，没有什么不同的。 
     
    燃料电动车和纯电动车都是由电动机来进行驱动，传统 汽车 是由内燃机来进行驱动。燃料电池车和纯电动 汽车 的主要区别在于电的来源。与燃料电池车不同的是纯电动 汽车 的全部能量来自其电池组，电池组在充电站进行外部充电。 
     
        
     燃料电池车由四大基本模块组成：动力系统、底盘、 汽车 电子和车身   。动力系统是通过燃料电池系统和电动机为 汽车 提供动力。这种能量来源于氢气，氢气被存储在氢气罐中。燃料电池堆将这些能量转化成电能，并由电池作为辅助一同驱动电动机。 
     
        
    上图就是燃料电池车的运行原理。 
     
    在国内燃料电池车主要是商用车和卡车，乘用车基本还未上市。国内的燃料电池车制造厂商主要有福田欧辉客车、宇通客车、青年 汽车 、中通客车、上汽大通、飞驰客车、东风客车、中国重汽等。 
     
    上面讲解的都是氢燃料电池车的理论部分，接下来我们来看看实际的燃料电池车跟传统的车辆有何不同？ 
     
        
    我们先来看看广汽氢燃料电池 汽车 动力系统平台，在上图上我们可以看到车辆的前部（传统车辆发动机和变速箱的位置）布置有驱动电机和燃料电池系统，驱动电机主要是用来驱动车辆行驶，燃料电池系统是将氢气转化为电能的装置。在车辆的中部布置这动力电池系统，这块动力电池可不小，甚至可以赶上纯电动 汽车 的动力电池大小，它可以直接驱动电机或者和动力电池堆一起驱动电机。车辆的后部布置了两个储氢罐，用来储存氢气的。 
     
    通过这种布局，你可以看到车辆的后部空间基本被储氢罐所占据，后备箱的空间会非常有限，这个有点像跑气的出租车，它把加气罐放在后备箱内部。 
     
        
    这个系统动力图可能会更形象一些，储氢系统会给燃料电池堆提供氢气，燃料电池堆产生电能，电能通过升压系统为动力电池进行充电，最后由动力电池驱动电机让车辆行驶。氢燃料电池车最终的排放物仅有水，这是典型的清洁能源。 
     
           
    这就是广汽氢能源 汽车 的前部，下部是驱动电机，驱动电机的上部是燃料电池堆，外部还有一些附件，比如空气滤清器、去离子罐、高压水泵、节温器、空压机、水分分离器、供氢系统等。 
     
    驱动电机和燃料电池堆采用上下布局，前部这套装置的高度可不低，这要比传统发动机的高度高一些，未来氢能源 汽车 会不会比普通的 汽车 的底盘都要高一些呢？这套系统似乎更适合SUV车辆。 
     
           
    中部和后部我们一起来看看，中部就跟纯电动车布置的动力电池位置一致，后部可以看到有两个黑色的储氢罐，两个储氢罐的布置采用一高一低的布置，低的储氢罐是因为靠近后排座椅位置，高的储氢罐是在后部底盘悬架和支架的上面，高出的一部分必然会导致后备箱的空间变小。 
     
    我们接下来再来看看上汽的氢能源 汽车 ： 
     
        
    上汽的氢能源布局跟广汽的完全不同，上汽的氢能源 汽车 前部是燃料电池系统，系统额定功率83.5KW，电堆峰值功率130KW。中部是储氢系统，有三个储氢罐，储氢量可达6.4KG。后部是三合一电驱系统，峰值功率150KW。 
     
    上汽的氢能源 汽车 布局跟广汽有很大的区别，它采用燃料电池和驱动电机分开布置，这样可以更好地给后部提供储存空间，中部的氢气罐布置是必会比动力电池的高度要高很多，车内的乘坐空间是否会受到影响，这一点要看它是把整个底盘高度提升还是牺牲室内空间，实车出来我们便会知道。从上图中你可以看到，它的动力电池没有布置在中间位置，可能跟燃料电池布置在头部，但尺寸肯定不如广汽的动力电池，两家的设计侧重性并不相同。 
     
        
        
    这是上汽氢能源 汽车 的前部电池的位置，它的固定是采用前后固定的方式，它的前部是一个大块的面板，如果前部一旦发生碰撞，那前部损伤的的几率会非常严重，这要看它前部如何进行加固，或者整体位置是否靠后一些，预留出一定的变形空间。 
     
        
       
    我想看完今天的文章，你应该对氢能能源 汽车 有了一定的了解，目前国内的氢能源家用车有成品，但均未量产。配套的设施也都还未齐全，国内目前的加氢站并不多，在你的城市可否配有加氢站，想要氢能源 汽车 量产化，那必然要解决氢气的运输/储存和加氢的问题。 
           

4. 氢云观察：氢燃料电池汽车优势明显，为何被市场制约，难以推广？

 
    氢燃料电池车具有三大优势：零排放、降低车企减排压力、单次加氢仅需几分钟，可行驶1000公里、电池寿命长，低温性能适范性强等 
   4月初，三款氢燃料电池车首次登上《新能源 汽车 推广应用推荐车型目录》，享受每辆车20万-50万的国家补贴，与部分地方政府的等额补贴，总额最高可达售价的70%，补贴力度至少会持续到2020年。
     
   氢云链认为，未来在政策的大力扶持下，这种情况将会有所改善！
   但是目前，氢燃料电池技术研发还是遇到较大困境，核心零部件技术研发难度大！如：高压储氢罐研发难度大、氢燃料电池多项关键技术还未突破、零部件国产化程度低等， 除此之外，制氢成本和用车等困境也是面临推广较大难题。 
    但氢云链认为：真正 制约氢燃料电池真正走向实用、走向市场、走向大众生活的障碍是经济规模的制氢、加氢技术及其 社会 普遍度、技术上(电堆和整车技术)的可靠性等。其中加氢网络是基础设施，是普及氢能应用的基础。
   短距离运输长管拖车气态氢气运输最经济，300公里以上液氢槽车运输更经济：氢气运输的方式包括气态氢气输送、液态氢气输送和固态氢气输送。前两者将氢气加压或液化后再利用交通工具运输，这是目前加氢站比较常用的方式，固态氢气输送通过金属氢化物进行运输。如果考虑氢气液化装置的投入、液化能耗等等因素，气态氢气的运输最经济，长管拖车气态氢气运输成本最低可以达到50公里2.3元/kg，折合为46元(吨·公里)，/当运输距离超过300公里，液氢槽车运输变得更经济。
   
    国内加氢站核心设备基本依赖进口，加氢机有望最先国产化： 
   加氢站与现有较为成熟的压缩天然气(CNG)加气站相似，主要设备包括卸气柱(站外制氢加氢站)、压缩机、储氢罐、加氢机、管道、控制系统、氮气吹扫装置、放散装置以及安全监控装置等等，无论是站外制氢加氢站还是站内制氢加氢站其核心设备都是压缩机、储氢罐和加氢机，它们分别占到加氢站建设成本的30%、11%、13%，目前国内加氢站核心设备基本依赖进口，加氢机已有国内公司取得突破，有望最先实现国产化。
    国内加氢网络建设还处于起步阶段，可以借鉴国外经验： 
   起步阶段主要通过政府政策引导、以及政府示范项目示范；进入商业化运营后，加氢站的建设应以主要城市为中心，然后再在连通主要城市的交通干道(高速)上建设，形成初步的氢能高速路(网络)；在规模经济显现前，适当的补贴政策是必要的；相关标准成熟后，应该鼓励产业资本(民间资本)参与建设加氢站；加氢站降成本方面，除了技术革新之外，应该充分考虑油气综合加注站。
   
   总体而言，氢燃料 汽车 的发展前景广阔，各方企业和政府不断布局，产业链加速筹备，是未来的朝阳产业。但是氢能、氢燃料电池的产业化、商业化、生活化之路还很漫长。
   据报道，目前国内已有企业成功研发了燃料电池质子交换膜，解决了氢燃料电池核心零部件的供给问题，而多家企业正在研发的70MPa储氢罐也即将具备量产的能力。
   
   另有北京大学、中国 科技 大学的科研团队，分别研发出了不使用铂的燃料电池催化剂，极大降低了成本的同时有效提升了催化剂活性。
    氢云链总结： 
   现在氢燃料电池 汽车 面临的问题正在变得越来越好，政策越来越明晰，产业链企业实力大幅提升，地方政府积极性越来越高。同时，氢燃料电池 汽车 的市场认可度也在提升，推广步伐在加快，产业态势正在步入一个良性循环。
   风险提示：
   1)加氢站网络建设不达预期；2)加氢站关键设备国产化进程不达预期；3)产业政策和补贴政策波动风险；4)燃料电池成本下降不及预期等。
     

5. 氢能产业链

氢能产业链
  
 
  
                                          
 当新能源汽车充斥着我们的生活，当“碳中和”和“碳达峰”一次又一次的提及，当绿水青山就是金山银山的观念深入人心；现在面对我们这个正在高速发展着的社会我们好像越来越重视着我们的环境，如何健康绿色的发展似乎已经成为了主基调。都说时势造英雄，当然社会的发展需要也会造就着一些需要的、符合的一些产业，就如我接下来要讲的氢能一样，是这个社会索要发展需要而产生的助推剂。
  
 可能谈及到氢能，许多的人会和原子弹、氢弹联系到一起去，会有一副谈虎色变的样子，心中可能会产生“那我玩意这么可怕发展它干嘛？”的心思，当然这也很值得我们去思考，但是今天我要讲的是这种被“驯化”过的，可以服务于我们生活的、被当做清洁能源的东西。
  
 
  
  
 氢能被认为是极具发展前景的二次能源，具有清洁低碳、高热值、高转化率等优势。氢能对中国提高能源体系安全、实现碳中和具有极高战略价值。在工业领域，氢能将在原料和热源替代方面扮演主要角色；在能源领域，氢能可在分布式电力系统、储能等方面发挥重要作用。
  
 
  
  
 一、 概述 
  
 1、 氢能是什么 
  
 氢能是一种二次能源，而二次能源又被分为了过程性能源和含能体能源，现在常见的电那就是一种过程性能源，像石油、煤炭等那就是一种含能体能源，现在随着社会的发展和保护环境的需要，人们渐渐地开始用一些方法把含能体转化为过程性能源来使用。
  
 氢在地球上主要以化合态的形式出现，是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75%，是二次能源。氢具有燃烧热值高的特点，是公认热值最高的东西，这也意味着它能产生更多的能量，是汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。氢燃烧的产物是水，是世界上最干净的能源。氢能源也被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，现在氢能的发展可以说是备受关注。
  
 2、 氢能能做什么 
  
 （1）发电：
  
 
  
                                          
 就氢能发电而言，是一种灵活的便捷的发电方式，原理就是氢气和 氧气 燃烧，组成氢氧 发电机组 。这种机组是火箭型内燃发动机配以 发电机 ，它不需要复杂的蒸汽锅炉系统，因此结构简单，维修方便，启动迅速，要开即开，欲停即停
  
 （2）制造电池：利用氢来造电池其实还是比较常见的像盐酸型电池、还有许多的碱性电池都可以见到它的身影
  
 （3）家庭使用
  
 这个就比较少见，毕竟现在连氢能的基本的一些运用还存在着一些问题，要想让居民使用还有一段距离要走，可能常见的像航天啊这些早就已经大量的使用了。
  
 
  
  
  3、发展的前景 
  
 1）产业政策逐渐向好
  
 
  
                                          
 从上图我们可以看出，其实对于一个产业来说相关的法律法规起步还是比较晚的，但是在“十三五”到“十四五”这段期间内得到了很大的支持。相信随着现在“碳中和”“碳达峰”和新能源发展提上日程，相关的政策应该会逐渐完善的。
  
 （2）氢能需求量加快增长，氢能产业发展空间巨大
  
 中国氢能联盟指出，2020年我国氢气的需求量为3342吨，到2030年的时候将逐步提高到3715吨，到2060年的时候将达到翻倍增长
  
 
  
                                          
 再从产量来看中国的氢气产量一直都在文具世界第一，并且在近些年一直保持着稳定的增长，在看金属的产销材料上来看我国早已超过日本跃居世界第一。
  
 
  
                                          
 （3）新能源汽车的高速发展
  
 新能源汽车的发展总的来说是离不开国家政策的扶持的，从2020年以来就保持着一个高速增长的状态，到2021年销量已经超过300万辆。
  
 再从渗透率上来看，在2020年以后整个就出现了快速的上升，已经达到了13%好多，面对中国如此大的一个汽车市场来看，其发展的势头是迅猛的
  
 
  
                                          
 中汽协的预测图：
  
 
  
                                          
 根据中汽协预测2022年这一年新能源汽车将会达到500多万辆，到2025年的时候整个市场将会成为有超千万辆的的新能源汽车。对与氢能来说这完全就是向好的一个消息，对于新能源汽车这种需要充电才能跑的汽车来说，氢能发电是一个很好的选择
  
 （4）充电桩或将成为一个千亿市场
  
 
  
                                          
 截至2021年底，全国合计公共充电桩114.7万台，较2020年新增34万台，同比长42%，2021年月均新增公共充电桩约2.83万台。其中直流充电桩47万台、交流充桩67.7万台、交直流一体充电桩589台。截至2021年底，随车配建充电桩（私人充电桩）147万台，较2020年新增60万台，同比增长68%，2021年月均新增私人充电桩约5万台。2017-2021年，我国公共充电桩保有量从21.39万台增加至114.7万台，年均复合增长率达52%；私人充电桩保有量从23.18万台增加至147.01万台，年均复合增长率达59%
  
 
  
  
 4、发展所面临的难题
  
 （1）认知和普及度不高。当起到氢能的时候，就像前面讲的那样，人们首先是一种畏惧的心里来看待氢能，而不是把它当做一种世界上最清洁的一种能源来认识。其实通过一系列的实验研究显示，氢能实际上危险系数比我们常见的许多能源都低。
  
 （2）产业链还不是很完善。从氢气产生到使用，中间所需的储存、运输等都还不是很完善，这也就造成了可能我们见到氢气的时候它的价格都是偏高的。
  
 （3）技术还有待突破。目前我国在碳纸、膜电极、空压机、高压储氢瓶等方面技术还需进一步突破，基本上都是在其他国家购买。此外，氢气大部分都是在化石燃料中提取的在清洁能源中提取的还是在少部分，并没有真正意义上的摆脱传统行业技术对其的困扰。
  
 
  
  
 二、 产业链分析 
  
  上游  ：  为制氢环节 
  
  中游  ：  为氢气的储运 
  
  下游  ：  为氢能的应用 
  
 
  
                                          
  氢能上游  ： 
  
 产业具备一定优势，制氢规模已居世界首位，煤气化和碱性电解水制氢技术也具有特色和优势，且加氢站数量排名世界第四。尽管目前国内制氢已具备规模，但不可否认的是氢能的产业化和商业化仍然面临着许多阻碍，而针对这些阻碍，国家开始陆续办法产业扶持政策，以推动氢能的产业化和商业化发展，在政策的支持下，我国氢能源的相关专利申请数量自2016年开始逐年攀升，且在这期间出现了许多个“全国首个”以及世界性难题的技术。随着产业政策扶持力度的加深，越来越多城市将发展氢能写进政府工作报告，以加快布局抢占先机，从而使得我国氢能源产业集群效应开始形成。
  
  氢能中游 
  
 储存：根据氢能储存形态不同可分为高压气态储氢、低温液态储氢、固态储氢
  
 高压气态储氢：储存方式是将工业氢气压缩到耐高压容器中，钢瓶是最常用的高压气态储氢容器。该方法是目前最常用、最成熟的储氢技术，具有成本较低、充放氢速度快等特点。汽车市场主要使用的就是该储氢技术
  
 低温液态储氢：将氢气冷却到-253℃时，氢气就会发生形态上的变化，由气态变成液态，也就是液氢。然后再将液氢储存在高真空的绝热容器中进行储存。这种储存方式成本较高，安全技术也比较复杂，目前主要运用在航天领域。受技术限制，目前还无法大规模使用
  
 固态储氢：该技术是将氢跟与金属或合金相化合形成金属氢化物，以固体的形式储存起来。某些金属具有很强的捕捉氢的能力，在一定的温度和压力条件下，这些金属能够大量“吸收”氢气，反应生成金属氢化物，同时放出热量。其后，将这些金属氢化物加热，它们又会分解，将储存在其中的氢释放出来。这些会“吸收”氢气的金属，称为储氢合金。适合对体积要求较严格的场合，如氢能燃料电池汽车。
  
 运输：主要的方式有长管拖车、液氢罐车、管道运输，不同的方式是根据他需要服务的对象来决定的。
  
  氢能下游： 
  
 氢能的运用现在急需的加大技术研发，主要有两个方面，一是，氢能的新能源汽车，这方面还需要努力。第二是氢能的电池，这个现在许多方面的电池都在运用了，像盐酸类、还有一些碱性的电池都在运用。
  
 
  
  
 三、 重点企业分析 
  
 
  
                                          
 从份额上看，中国氢能主要有两个巨头，一个是国家能源集团，另一个是中国石化，用中国石化的话来说，就是我要当氢能行业的老大。
  
  中国石化600028 
  
 主营业务为石油与天然气勘探开采、管道运输、销售；石油炼制、石油化工、煤化工、化纤及其他化工产品的生产与销售、储运；石油、天然气、石油产品、石油化工及其他化工产品和其他商品、技术的进出口、代理进出口业务；技术、信息的研究、开发、应用。公司主要产品有原油、汽油、柴油、化工基础原料、煤油、合成树脂、天然气、合成纤维单体、合成纤维聚合物。是中国大型油气生产商；炼油能力排名中国第一位；在中国拥有完善的成品油销售网络，是中国最大的成品油供应商；乙烯生产能力排名中国第一位，构建了比较完善的化工产品营销网络。
  
 
  
                                          
 作为上证50成分股并且是排在前列的，从财务数据上来看都是比较完美的。
  
  华昌化工002274 
  
 公司是以煤气化为产业链源头的综合性的化工企业，主营业务为化工原料、化工产品、化肥生产;金属材料、建筑材料、日用百货、煤炭销售。主要产品为复合肥、尿素、纯碱、合成氨、氯化铵、甲醇、多元醇；主要布局能源方面的生产和加工。
  
 
  
                                          
 从利润表上看，整个企业已经由发展逐步走向了成熟，利润很高。把2020年年报与2021年三季度报对比来看，2021年本企业发展状况很好。
  
  金宏气体6  8  8106 
  
 主营业务是气体研发、生产、销售和服务。公司既生产超纯氨、高纯氢、高纯氧化亚氮、其他超高纯气体、混合气等特种气体，又生产应用于半导体行业的电子大宗气体和应用于其他工业领域的大宗气体及天然气
  
 
  
  
 此外还有华昌化工002274、中国旭阳集团01907.HK、东华能源(002221)、卫星石002648、金马能源06885.HK、宝丰能源600989、金宏气体668106、、嘉化能源600273、美锦能源(000723)、中国石油(601857)、隆基股份(601012)、东华科技(002140)、亿利洁能(600277)等都有布局与氢能这个行业

6. 氢云研究：高能量密度决定氢能汽车替代燃油车

 
   近期，新款丰田燃料电池重卡在洛杉矶揭幕，奥迪加快推进燃料电池 汽车 的研发进度。在以特斯拉为代表的纯电动 汽车 日渐成为新能源 汽车 市场主流的当下，两大车企抢先布局氢燃料电池 汽车 的原因离不开氢燃料电池的高能量密度和高续航里程。
    锂电池能量密度之困 
   目前纯电动 汽车 一般采用磷酸铁锂电池（常用于客车）或三元锂电池（常用于乘用车）。国内目前主流磷酸铁锂电池能量密度150Wh/Kg左右，三元锂电池则达到200Wh/Kg，而特斯拉Model 3使用的2170锂电池能量密度可达300Wh/Kg，但也仅仅为汽油能量密度的1/40。目前国内纯电动 汽车 续航里程一般在200-400公里之间，领先者如比亚迪能够达到600公里（如比亚迪唐EV600），作为电动 汽车 领头羊的特斯拉续航里程则接近600公里，在极限测试中，测试人员曾驾驶特斯拉model3行驶了超过1000公里。
    数据是很理想，现实却很残酷！让我们先看一下什么是现代版马拉火车。 在去年，蔚来出动燃油板车运送充电车服务的新闻刷爆网络，蔚来为保证用户体验，蔚来员工星夜兼程用烧燃油板车拉着“充电宝”跟随用户给蔚来 汽车 充电。
   
   上述测试的400、500、1000的续航里程数在实际应用中大打折扣，尤其在低温或空调开启的情况，实际续航里程将更加不忍直视。例如，蔚来 汽车 的ES8前期爆出在120公里时速下，续航里程仅为178公里，令人大跌眼镜。而且燃油 汽车 在消耗燃油同时整车重量也会下降，但电动 汽车 在消耗电量的同时，整车重量却没有变化，这让电动 汽车 在续航里程上十分吃亏。
   如何进一步增加电动 汽车 的续航里程？一般有三种思路：（1）在现有锂电池能量密度的条件下增加电池组中电池单体的数量；（2）增加锂电池的能量密度；（3）使用新一代的动力电池。
   思路（1）会增加 汽车 重量，降低 汽车 经济性，并需要增加电池包的体积，侵占 汽车 其他系统的空间，同时增加了BMS的设计难度；若BMS的热量管理水好可能引发锂电池爆炸！思路（2）需要改进电池技术，但在同时满足安全、性能及成本约束下，进一步提升锂电池的能量密度是很有难度的，有专业人士认为目前使用的锂电池能量密度已经接近极限，而且过度追求高能量密度将难以保证安全性；思路（3）不能救急，实验室中的固态电池可能要到3年之后才能正式商业化，降低成本、提高良率更加久远。
   
   换句话说，特斯拉的产品已经接近了纯电动 汽车 的续航里程天花板，再现有技术基础上进一步提升续航里程已经十分困难。另外，市面上绝大部分电动车是基于燃油车平台设计改造而来，增加锂电池数量来增加续航里程方法弊端是可能需要牺牲电动车其他的性能，如乘坐空间，甚至是安全性，有可能容易引发电动车着火。
    得天独厚的氢能源 
   相比于锂电池，氢燃料电池 汽车 的续航里程不取决于动力系统的能量密度，而取决于所能携带的氢气量，就像传统燃油企业一样。而且氢气的能量密度之高，远远超过锂电池，仅需要数公斤的燃料，就能使 汽车 的续航超过电动 汽车 ，以丰田Mirai为例，使用超高压碳纤维增强尼龙储氢瓶可以储存6千克的氢气，电池系统能量密度超过350Wh/Kg，续航里程达到65公里。更何况加注氢气所需时间与加注汽油接近，使用更为方便。 
   
   图2 日本投入使用的加氢站，与加油站很相似
   
   表3 几款氢燃料电池 汽车 性能对比
   
   表4 不同储氢方式的储氢量对比 
   
   

7. 127家机构调研的氢能源企业

国资委表示，超三分之一央企正在制定氢能全产业链布局。

有券商认为，在碳达峰、碳中和的目标驱动下，氢能源地位逐步提升，国企的产业参与比例正逐步提升。在氢能政策渐趋明朗以及国资的积极布局下，氢能行业格局或迎来新变化，产业化节奏有望提速。

华昌化工年报披露，与氢燃料电池汽车相关的产业环节主要包括：制氢-储氢-运氢-加氢站，氢燃料电池技术及相关零部件（双极板、质子膜，以及相关材料等），氢燃料发动机集成技术及部件（如电机、电控等），氢燃料电池测试技术及设备。

我们梳理了下近期最近几个月有机构关注的氢能概念股。相关概念股没有都提及，只关注机构调研过的公司。（文中所提个股不构成投资建议！【摘要】
127家机构调研的氢能源企业【提问】
国资委表示，超三分之一央企正在制定氢能全产业链布局。

有券商认为，在碳达峰、碳中和的目标驱动下，氢能源地位逐步提升，国企的产业参与比例正逐步提升。在氢能政策渐趋明朗以及国资的积极布局下，氢能行业格局或迎来新变化，产业化节奏有望提速。

华昌化工年报披露，与氢燃料电池汽车相关的产业环节主要包括：制氢-储氢-运氢-加氢站，氢燃料电池技术及相关零部件（双极板、质子膜，以及相关材料等），氢燃料发动机集成技术及部件（如电机、电控等），氢燃料电池测试技术及设备。

我们梳理了下近期最近几个月有机构关注的氢能概念股。相关概念股没有都提及，只关注机构调研过的公司。（文中所提个股不构成投资建议！【回答】
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8. 氢能源动力汽车的中国氢能汽车技术与研发

我国在氢能汽车研发领域取得重大突破，已成功开发出氢能燃料电池汽车性能样车。目前，国内在燃料电池发动机方面已取得大功率氢—空燃料电池组制备的关键技术，轿车用净输出30kW、客车用净输出60kW和100kW的燃料电池发动机，已在同济大学和清华大学燃料电池发动机测试基地分别通过了严格的测试并装车运行，燃料电池轿车已经累计运行4000多公里，燃料电池客车累计运行超过8000公里。此前，以氢气为能源的燃料电池汽车被列入国家“863”计划，科技部投入1．2亿元支持燃料电池汽车和相关技术的研发。此外，国内研发的燃料电池汽车在整车操控性能、行驶性能、安全性能、燃料利用率等方面均得到较大提高。国内汽车企业还开发出100多种燃气汽车，在19个城市开展了推广应用；国内自主研发的纯电动汽车、混合动力汽车，也已开始示范运行