《認識─“氫能源”及其現代的發展》
氫能是一種二次能源，它是通過一定的方法利用其他能源制取的，而不像煤、石油、天然氣可以直接開採，今下幾乎完全依靠化石燃料制取得到，如果能回收利用工程廢氫，每年大約可以回收到大約1億立方米，這個數字相當可觀。
氫能是公認的清潔能源，作為低碳和零碳能源正在脫穎而出。21世紀，我國和美國、日本、加拿大、歐盟等都制定了氫能發展規劃，並且目前我國已在氫能領域取得了多方面的進展，在不久的將來有望成為氫能技術和應用領先的國家之一，也被國際公認為最有可能率先實現氫燃料電池和氫能汽車產業化的國家。
當今世界開發新能源迫在眉睫，原因是所用的能源如石油、天然氣、煤，石油氣均屬不可再生資源，地球上存量有限，而人類生存又時刻離不開能源，所以必須尋找新的能源。隨著化石燃料耗量的日益增加，其儲量日益減少，終有一天這些資源、能源將要枯竭，這就迫切需要尋找一種不依賴化石燃料的儲量豐富的新的含能體能源。氫正是這樣一種在常規能源危機的出現和開發新的二次能源的同時，人們期待的新的二次能源。 氫位於元素週期表之首，原子序數為1，常溫常壓下為氣態，超低溫高壓下為液態。作為一種理想的新的合能體能源，它具有以下特點：
(1)重量最輕：標準狀態下，密度為 0.0899g/l，－252.7℃時，可成為液體，若將壓力增大到數百個大氣壓，液氫可變為金屬氫。
(2)導熱性最好：比大多數氣體的導熱係數高出10倍。
(3)普遍元色：據估計它構成了宇宙品質的 75%，它主要以化合物的形態貯存于水中，而水是地球上最廣泛的物質。據推算，如把海水中的氫全部提取出來，它所產生的總熱量比地球上所有化石燃料放出的熱量還大9000倍。
(4)回收利用：利用氫能源的汽車排出的廢物只是水，所以可以再次分解氫，再次回收利用。
(5)理想的發熱值：除核燃料外氫的發熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，為142,351kJ/kg，是汽油發熱值的3倍。
燃燒性能好 :點燃快，與空氣混合時有廣泛的可燃範圍，而且燃點高，燃燒速度快。
(6)無毒：與其他燃料相比氫燃燒時最清潔，除生成水和少量氮化氫外不會產生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物、鉛化物和粉塵顆粒等對環境有害的污染物質，少量的氮化氫經過適當處理也不會污染環境，且燃燒生成的水還可繼續制氫，反復迴圈使用。產物水無腐蝕性，對設備無損。
(7)利用形式多：既可以通過燃燒產生熱能，在熱力發動機中產生機械功，又可以作為能源材料用於燃料電池，或轉換成固態氫用作結構材料。
(8)多種形態：以氣態、液態或固態的金屬氫化物出現，能適應貯運及各種應用環境的不同要求。
(9)耗損少：可以取消遠距離高壓輸電，代以遠近距離管道輸氫，安全性相對提高，能源無效損耗減小。
(10)利用率高：氫取消了內燃機雜訊源和能源污染隱患，利用率高。
(11)運輸方便：氫可以減輕燃料自重，可以增加運載工具有效載荷，這樣可以降低運輸成本從全程效益考慮社會總效益優於其他能源。
(12)減少溫室效應：氫取代化石燃料能最大限度地減弱溫室效應。
(氫燃料電池的德國海軍212A型潛艇)
開發利用
時至今日，氫能的利用已有長足進步。自從1965年美國開始研製液氫發動機以來，相繼研製成功了各種類型的噴氣式和火箭式發動機。美國的太空梭已成功使用液氫做燃料。我國長征2號、3號也使用液氫做燃料。利用液氫代替柴油，用於鐵路機車或一般汽車的研製也十分活躍。氫汽車靠氫燃料、氫燃料電池運行也是溝通電力系統和氫能體系的重要手段。
世界各國正在研究如何能大量而廉價的生產氫。利用太陽能來分解水是一個主要研究方向，在光的作用下將水分解成氫氣和氧氣，關鍵在於找到一種合適的催化劑。如今世界上有50多個實驗室在進行研究，但至今尚未有重大突破，但它蘊育著廣闊的前景。
隨著太陽能研究和利用的發展，人們已開始利用陽光分解水來制取氫氣。在水中放入催化劑，在陽光照射下，催化劑便能激發光化學反應，把水分解成氫和氧。例如，二氧化鈦和某些含釕的化合物，就是較適用的光水解催化劑。人們預計，一旦當更有效的催化劑問世時，水中取“火”——制氫就成為可能，到那時，人們只要在汽車、飛機等油箱中裝滿水，再加入光水解催化劑，那麼，在陽光照射下，水便能不斷地分解出氫，成為發動機的能源。
本世紀70年代，人們用半導體材料鈦酸鍶作光電極，金屬鉑作暗電極，將它們連在一起，然後放入水裏，通過陽光的照射，就在鉑電極上釋放出氫氣，而在鈦酸鍶電極上釋放出氧氣，這就是我們通常所說的光電解水制取氫氣法。科學家們還發現，一些微生物也能在陽光作用下制取氫。人們利用在光合作用下可以釋放氫的微生物，通過氫化酶誘發電子，把水裏的氫離子結合起來，生成氫氣。前蘇聯的科學家們已在湖沼裏發現了這樣的微生物，他們把這種微生物放在適合它生存的特殊器皿裏，然後將微生物產生出來的氫氣收集在氫氣瓶裏。這種微生物含有大量的蛋白質，除了能放出氫氣外，還可以用於制藥和生產維生素，以及用它作牧畜和家禽的飼料。人們正在設法培養能高效產氫的這類微生物，以適應開發利用新能源的需要。
引人注意的是，許多原始的低等生物在新陳代謝的過程中也可放出氫氣。例如，許多細菌可在一定條件下放出氫。日本已找到一種叫做“紅鞭毛桿菌”的細菌，就是個制氫的能手。在玻璃器皿內，以澱粉作原料，摻入一些其他營養素製成的培養液就可培養出這種細菌，這時，在玻璃器皿內便會產生出氫氣。這種細菌制氫的效能頗高，每消耗五毫升的澱粉營養液，就可產生出25毫升的氫氣。
美國宇航部門準備把一種光合細菌——紅螺菌帶到太空中去，用它放出的氫氣作為能源供航天器使用。這種細菌的生長與繁殖很快，而且培養方法簡單易行，既可在農副產品廢水廢渣中培養，也可以在乳製品加工廠的垃圾中培育。
對於制取氫氣，有人提出了一個大膽的設想：將來建造一些為電解水制取氫氣的專用核電站。譬如，建造一些人工海島，把核電站建在這些海島上，電解用水和冷卻用水均取自海水。由於海島遠離居民區，所以既安全，又經濟。制取的氫和氧，用鋪設在水下的通氣管道輸入陸地，以便供人們隨時使用。
(氫燃料動力飛機)
行業發展
氫能源被視為21世紀最具發展潛力的清潔能源，人類對氫能源應用自200年前就產生了興趣，到20世紀70年代以來，世界上許多國家和地區就廣泛開展了氫能源研究。
氫燃料電池技術，一直被認為是利用氫能，解決未來人類能源危機的終極方案。上海一直是中國氫燃料電池研發和應用的重要基地，包括上汽、上海神力、同濟大學等企業、高校，也一直在從事研發氫燃料電池和氫能車輛。隨著中國經濟的快速發展，汽車工業已經成為中國的支柱產業之一。2007年中國已成為世界第三大汽車生產國和第二大汽車市場。與此同時，汽車燃油消耗也達到8000萬噸，約占中國石油總需求量的1/4。在能源供應日益緊張的今天，發展新能源汽車已迫在眉睫。用氫能作為汽車的燃料無疑是最佳選擇。
雖然燃料電池發動機的關鍵技術基本已經被突破，但是還需要更進一步對燃料電池產業化技術進行改進、提升，使產業化技術成熟。這個階段需要政府加大研發力度的投入，以保證中國在燃料電池發動機關鍵技術方面的水準和領先優勢。這包括對掌握燃料電池關鍵技術的企業在資金、融資能力等方面予以支持。除此之外，國家還應加快對燃料電池關鍵原材料、零部件國產化、批量化生產的支持，不斷整合燃料電池各方面優勢，帶動燃料電池產業鏈的延伸。同時政府還應給予相關的示範應用配套設施，並且支援對燃料電池相關產業鏈予以培育等，以加快燃料電池車示範運營相關的法規、標準的制定和加氫站等配套設施的建設，推動燃料電池汽車的載客示範運營。有政府的大力支持，氫能汽車一定能成為朝陽產業。
《氫經濟Hydrogen Economy》
氫經濟（Hydrogen Economy）一詞，由John Bockris 在美國通用汽車公司技術中心於1970年演講所創。當時發生第一次能源危機時，主要為描繪未來氫氣取代石油成為支撐全球經濟的主要能源後，整個氫能源生產、配送、貯存及使用的市場運作體系。
氫電池即是利用氫氣經過化學反應後產生能量，是燃料電池的一種，它不但不會產生廢氣污染環境，而且也可以儲存能量，所以是目前正在研究大量生產的方法。
目標是取代現有的石油經濟體系，並達到環保目標，但是諸多技術瓶頸導致「先有雞、先有蛋」的循環難題，很多氫設備要大量使用才有成本效益，但是不先裝設這些天價設備，則根本無法吸引人使用，更不會有相關產業，如何過渡到氫時代是氫經濟的研究課題。
原理
氫經濟是為了取代諸多困擾的石油經濟體系而生的解決方案。包含運輸，和其他會導致溫室氣體的應用；一次給予解決計畫。
在目前的石油經濟中，人員運輸和商品運輸都靠石油，例如石油提煉的汽油和柴油，少數是天然氣。不論如何都會產生溫室氣體和其他污染物質。而且石油藏量已經到達極限，但是使用需求卻一直飆高，例如中國印度和巴西等新興國家越來越多人生活水準提升也需要用油。
氫氣是一種極高能量密度與質量比值的能源。燃料電池的效益高過諸多內燃機。內燃機效率頂多有20–30%，而最差的燃料電池也有35–45%效率(通常都更高很多)，再加上相關電動馬達和控制器的耗損，最後純輸出能量最差也有24%，但是，內燃機的則是更低得多。
今天主要（> 90％）以化石來源生產氫。連接其集中生產到輕型燃料電池車的車隊將需要大量投資建設一個分布基礎設施。
氫分子在地球上不是以天然的氣體存在。大部分氫結合氧存在水中。
除了常規電解方法, 利用微生物電解是另一種可能性。
存儲
雖然氫分子在質量的基礎上具有非常高能量密度的，部分是因為其低分子量，氣體在環境條件下從體積上它具有非常低的能量密度。如果它是被用來作為存儲在車上的燃料，純氫氣必須是加壓或液化，以提供足夠的驅動範圍。提高氣體壓力，提高了在體積上的能量密度，使用較小的，但不輕的容器罐（壓力容器）。實現更高的壓力，需要更多地使用外部能源動力壓縮。或者，也可以使用較高的體積能量密度的液體氫或氫漿（slush hydrogen）。
2016年9月揚子江汽車集團實驗生產線首次下線一台常溫常壓氫能儲存公車泰歌號，該實驗車幾乎已經達成商業運行能力，其科技突破在於採用一種化學吸收劑將液態氫吸收混和其中，之後再用催化劑還原釋放，解決了氫能危險或高成本的儲存運送問題，傳統氫氣困境在於必須低溫或高壓二選一儲存方式，低溫需耗費大量電能完全沒有經濟性，高壓鋼瓶雖便宜但也是高價品，且普及到市井民用有重大安全隱患，裝載於車輛上萬一發生車禍則安全堪慮。此次突破技術在於千人計劃的專家程寒松教授全球領先原創顛覆性的「常溫常壓儲氫技術」，可以利用現有加油站和石油輸送體系等基礎設施，大幅減低了氫經濟難題。
Pipeline 存儲
天然氣網絡是適合存儲氫氣。在切換到天然氣（natural gas） 之前, 德國天然氣網絡運行於towngas, 其大部分由氫氣構成。
德國天然氣網絡的存儲容量超過200,000 GWh，就足夠了幾個月的能源需求。相比之下，德國所有的抽水蓄能電站容量只有約40 GWh。通過氣體網絡的傳輸能量的損耗（<0.1％）比在電力網絡（8％）的要少得多。
為氫使用現有的天然氣系統的研究是由NaturalHy做的。
基礎設施
氫基礎設施主要由工業氫氣管道運輸和裝備加氫站的氫高速公路。不靠近氫管道的加氫站將通過氫氣罐，壓縮氫氣長管拖車，液體氫拖車，液態氫油罐車或專門的現場生產供應。
氫經濟提供的主要好處其中之一是燃料可以取代化石燃料，在內燃機和渦輪機的燃燒作為主要的方式轉換成化學能轉化為動能或電能；藉此消除發動機的溫室氣體排放和污染。
成本問題
評估成本時，石油和瓦斯(所有化石燃料) 雖然名義上看來便宜，但是真實成本是很少被面對的。這些不可再生的能量來源是數百萬年才產生在地球內部，通常用"免費" 來計算生產成本；只計算開採成本。雖然可以以石化工業副產品提供一部份的氫氣需求，但超出此部分後任意瓦數的氫能還是都比其他可再生能源(例如太陽能)要貴。
在此前提下，氫氣不見得是長期來看最便宜的能源，因為目前電解製氫和燃料電池科技沒有解決諸多問題。
氫氣運送管線成本很高昂高過任何電線管路、也比天然氣管線貴將近三倍，因為氫會加速一般鋼管的碎裂(氫脆化)，增加維護成本、外洩風險、和材料成本。有人提出一種新科技：如果用高壓運送只要多一點管線成本，但是高壓力管需要更多材料打造。
所以要進入氫經濟時代需要大量的管線基礎建設投資才能儲存和分配氫氣到末端的氫氣車用戶。
相比之下電動車的分配管線可以用現成的電線，只要稍微擴充升級就可以達到儲存和分配電力，晚上多數電動車充電時段，其實剛好還有許多發電廠的多餘電力。2006十二月能源部轄下「太平洋西北國家實驗室」做的實驗發現如果全美國都換成電動車，光閒置電力就可以供應它們84%需求。但是電動車一大缺點就是預先充電時間漫長，氫氣車和汽油車則有類似特徵，隨時沒燃料只要灌入燃料就能行駛，便利性比較高，跑長途旅程也比較安全不會有半路停下等充電的窘境。
氫安全性
除少數氣體，如乙炔，甲矽烷和環氧乙烷之外，在所有的氣體中，氫氣是具有最寬的爆炸性/點火的氣體與空氣的混合範圍。這意味著當火焰或火花點燃氫洩漏的混合氣體時候，無論空氣和氫氣之間的混合比例如何，都將最有可能導致爆炸而不是一個單純的火焰。這使得氫燃料的使用，特別是在封閉的領域，如隧道或地下停車場的使用會尤其危險。因為純的氫-氧燃燒火焰是在肉眼幾乎看不見的紫外線的色彩範圍，所以如果氫氣洩漏在燃燒，需要火焰探測器才能檢測到。氫是無味的，無法通過嗅覺被檢測到洩漏。
實例和試點方案
美國歐盟和日本數家汽車製造商都致力於開發使用氫的汽車。目前以運輸為目的的氫的分布正在在世界各地測試，尤其是在葡萄牙，冰島，挪威，丹麥，德國，美國加州，日本和加拿大，但付出的代價是非常高的。
有些醫院已經安裝了結合電解槽存儲的燃料電池單元的當地應急電源。因為和內燃機驅動發電機相比，其低維護要求和方便的位置，這些在緊急情況下使用是有利的。
冰島一直致力於在2050年成為世界上第一個氫經濟。冰島是處於一個獨特的位置。目前，它進口所有必要的石油產品來提供動力給汽車和捕魚船隊。冰島有大量的地熱資源，以至於當地的電力價格實際上是低於可用於產生電力的碳氫化合物價格。
冰島已經將多餘的電能轉化為出口產品和烴替代品。在2002年，它通過電解產生氫氣2000噸，主要用於生產對化肥的氨（NH3）。氨在世界各地被生產，運輸，和使用，氨90％的成本的是產生它的能量的成本。冰島也正在開發鋁冶煉行業。鋁的成本主要是由運行冶煉廠的電力成本。這些行業可以有效地出口所有的冰島地熱發電的潛力。
這以上的兩個工業都不能直接取代碳氫化合物。在冰島的雷克雅未克( Reykjavík)市，有一個小規模的試點使用壓縮氫氣的城市公交車車隊，和該國的漁船上用氫的供電的研究正在進行中。為了更實際的目的，冰島可能用氫處理進口石油來擴展它，而不是完全取代它。
雷克雅未克(Reykjavík)公交車是一個更大的的項目的一部分，HyFLEET:CUTE項目，這項目是在三大洲的9個城市經營氫燃料公交車。HyFLEET:CUTE公交車也經營在中國北京和澳大利亞珀斯（見下文）。展示氫經濟的試點項目是在挪威的Utsira島運作。項目安裝有風力發電和氫能發電。當有剩餘風能的期間內，多餘的電力被用於通過電解產生氫氣。氫被存儲，並且可用於當有少風期間內的發電。
在NREL和Xcel能源公司之間的合資企業以同樣的方式在美國科羅拉多州的風力發電和氫能發電相結合。在加拿大紐芬蘭和拉布拉多的電力公司使用目前的風力-柴油發電系統轉換給遙遠的Ramea島成風氫混合動力系統設施。類似的試點項目在美國的斯圖爾特島的使用，不是風力發電，而用太陽能發電，產生電能。當電池充滿後，多餘的電力是通過電解產生氫氣來儲存，以後供給燃料電池生產的電力。
英國在2004年1月開始了燃料電池的試點方案，該項目在倫敦25路線上運行的兩輛燃料電池公共汽車，直到2005年12月，而切換路線RV1直到2007年1月。目前氫遠征計劃正在創建一個氫燃料電池為動力的船舶，作為一種證明氫燃料電池能力，用它環繞地球航行。
西澳大利亞州的規劃和基礎設施經營部戴姆勒 - 克萊斯勒公司的Citaro燃料電池公共汽車珀斯的燃料電池巴士試驗計劃在珀斯市的可持續交通能源的一部分。巴士定期Transperth公交線路的路徑交通經營。試驗開始於2004年9月和結束於2007年9月。公交車的燃料電池用質子交換膜系統，並提供與原氫從BP煉油廠在珀斯以南的Kwinana。氫是煉油廠的工業生產過程的副產品。巴士在珀斯北部郊區的馬拉加站加氫。聯合國工業開發組織（UNIDO）和土耳其能源和自然資源部在2003年簽署了4000萬美元的信託基金協議建立在伊斯坦堡的國際氫能技術中心（UNIDO-ICHET），開始操作於2004年。採用可再生能源的氫叉車，氫氣車和移動式房屋被展示在UNIDO-ICHET的上述事項。自2009年4月在伊斯坦堡海上巴士公司(Istanbul Sea Buses)的總部一個不間斷電源系統已經工作。
燃料電池公交車項目: 此項目由中國政府、聯合國開發計劃署與世界環境基金於2003年3月啟動，第一階段為2006年6月到2007年10月，3輛戴姆勒克萊斯勒燃料電池公交在北京運行。運行期間共載客57000人，總行駛里程92000公里，可用性達90%。第二階段在上海，啟動於2007年11月，結束於2010年世博會截止，主要是6輛上海汽車公司的燃料電池公交的示範運營，其中3個車輛的電池堆來自巴拉德動力公司(Ballard Power Systems)，3輛的來自於中國國內供應商。
安亭加氫站: 中國主導的燃料電池技術是質子交換膜燃料電池(PEMFC)，使用的燃料通常為氫氣。2007年，中國第一座加氫站建成於上海安亭，由上海舜華新能源系統有限公司研發並建設的，該加氫站已於2007年7月15日正式開業。上海舜華新能源系統有限公司與同濟大學合作，自2004年以來，為滿足不同用途需要，已先後開發3代移動加氫站：2004年開發的第一代移動加氫站，採用了非電驅動的氫氣增壓方式，填補了國內外在該領域的空白。具有機動性好、取氣率高、加注能力強等特點，特別適合少量燃料電池汽車野外路試的氫燃料加注。公司為世博會建立了一座加氫站和兩輛移動加氫站，世博加氫站將被移至上海嘉定汽車城，分成兩座新站，可提供700bar和350bar的加氫需求。目前，中國有四座固定加氫站和五輛移動加氫車，使用的氫氣主要來自工業副產氫。在上海，副產氫氣足夠10000輛FCEV的使用需求量。而北京的氫氣來源比較廣泛：管道氫氣、現場天然氣濕重整和電解水制氫。
製氫電力來源
不同的氫氣生產方法有不同的固定投資額和邊際成本。 製氫的能源和燃料可以來自多種來源例如天然氣、核能、太陽能、風力、生物燃料、煤礦、其他化石燃油、地熱。(以下以全美國汽車都改為氫氣的假設為計算單位)
(1)天然氣：用氣電共生改良後，需要15.9百萬立方呎的瓦斯，如果每天生產500公斤，由改裝的加油站就地生產(例如高科技加氣站)，相當於改裝777,000座加油站成本$1兆美金；可產每年1億5000萬噸氫氣。先假設不需額外氫氣分配系統的投資成本下；等於每GGE單位$3.00美元(Gallons of Gasoline Equivalent 相當一加侖汽油的能量簡稱GGE，方便和目前油價作比較)
(2)核能：用以提供電解水的氫氣電能來源。需要240,000噸鈾礦—提供2,000座600兆瓦發電廠，等於$8400億美金，等於每GGE單位$2.50美元。
(3)太陽能：用以提供電解水的氫氣電能來源。需要每平方公尺達2,500千瓦(每小時)效率的太陽能版科技，共1億1300萬座40千瓦的機組，成本推估約$22兆，等於每GGE單位$9.50美元。
(4)風力：用以提供電解水的氫氣電能來源。每秒7公尺的平均風速計算，需要1百萬座2百萬瓦風力機組，成本約$3兆美金等於每GGE單位$3.00美元。
(5)生物燃油：氣化廠用氣電共生改良後。需要15億噸乾燥生物材料，3,300座廠房需要113.4百萬英畝(460,000 km²)農場提供生物材料。約$5650億美元，等於每GGE單位$1.90美元(假設土地不匱乏且地價最便宜狀態)。
(6)煤礦：火力發電用氣電共生改良後提供電解水的氫氣電能來源。需要10億噸煤將近1,000座275兆瓦發電廠成本$5000億美金，等於每GGE單位1美元。
以上看出由煤礦的製氫最便宜，但是除非二氧化碳封存技術普及化及實用化，否則產生的高污染會使氫氣科技的環保性蕩然無存。
※“氫能時代”中國加快探索氫能經濟※
2019-01-09 09:48:53 來源：經濟參考報
汽車發動機不“喝油”了，建築取暖不燒天然氣了，重工業熱力來源告別黑煤球了……未來，替代這些傳統能源的有可能就是氫能和燃料電池。不久前在北京舉辦的“首屆北京未來科學城氫能與燃料電池技術發展大會”，與會專家為人們描述了這樣一幅未來圖景。
“氫能時代”來臨
氫能通常是指氫在物理與化學變化過程中釋放的能量。它更加清潔、高效並可再生，相比於潮汐能、風能等，氫能更便於儲備、運輸，同時它也是“能源互聯網”中的重要紐帶。氫能來源多樣，可以從化石能源中獲取，也可以從工業副產品、合成甲醇、生物沼氣中獲取。如今，氫能正在走向規模化、商業化。
基於這些特點，燃料電池成為氫能的重要應用成果，具有燃料能量轉化率高、噪音低以及“零排放”等優點，從20世紀末以來便受到各國關注，其研發、示範和商業化應用的資金投入不斷增加。中國工程院院士湯廣福表示，能源消費正在發生變革，高效節能、智慧用能是現代能源消費模式的典型特徵。
國際氫能委員會發佈2017年發佈報告稱，氫能源是能源結構轉型的重要方式，預計在2050年之前，通過更大規模的普及，氫能源將占整個能源消耗量的大約20%。資料顯示，2017年全球燃料電池機組數量增長15%，達到7萬多套。
面對這一發展趨勢，美國、德國、日本、韓國等國家均在氫能基礎研究、應用研究方面進行了大規模投入。在日本、美國、德國等地，氫燃料電池車部分已經投入使用。豐田FCV燃料電池商業車最大續航里程約700公里，美國“尼古拉”燃料電池拖車頭最大輸出1000馬力，德國已批准燃料電池火車應用於商業化。
不僅是汽車，發電、工業能源、建築等，同樣是氫能和燃料電池的重要應用領域。在日本，家用燃料電池熱電聯供系統已投入使用，使家庭有了自己的“發電站”和“供暖站”。航太領域，大推力火箭的動力來源也大多採用氫能。
中國企業、研究機構也在“緊盯”氫能源。2017年7月，北京市科委、昌平區政府聯合主辦北京未來科學城氫能技術協同創新平臺簽約儀式，推動打造代表國內氫能領域最高科研水準的協同創新平臺，首批簽約的12家科研單位共有24個氫能研發團隊。
清華大學核能與新能源技術研究院教授毛宗強介紹，我國有超強的氫氣供應能力，目前氫氣來源還是以煤炭、天然氣為主，可再生能源制氫尚處於示範階段。
成本高、氫站少 氫燃料電池的短板
“燃料電池汽車或者動力是我們未來車從化石燃料為主走向電動化路徑當中非常重要的途徑。”中國汽車工業協會副秘書長許豔華說。近期在由中國汽車動力電池產業創新聯盟燃料電池分會參與主辦的“第一元素” 2018氫能及燃料電池產業年度發展論壇上，氫燃料電池汽車未來路在何方成為最熱的話題之一。
近兩年，氫能及燃料電池行業正式進入產業化元年，國家與地方陸續發佈了《“十三五”戰略性新興產業發展規劃》、《汽車產業中長期發展規劃》，《上海市燃料電池汽車發展規劃》等一系列政策及規劃。氫燃料電池汽車已在上海、鄭州、張家口、佛山、雲浮、十堰等多地實現商業化運營。國內各大知名汽車企業紛紛佈局，傳統能源企業、汽車零部件企業、產業資本也相繼在氫能及燃料電池產業加碼投入。
國家很早就將氫燃料電池汽車列為新能源汽車三大發展方向（包括混合動力、純電動、燃料電池）之一，然而與前兩種新能源車相比，氫燃料電池汽車至今仍處於示範運營階段。究其原因，氫燃料電池汽車的高製造成本和加氫站的佈局偏少是制約產業發展的關鍵因素。
上海重塑能源科技有限公司是國內有代表性的氫燃料電池系統研製企業。重塑能源科技商務拓展部總監高雷告訴記者，上海已經投入營運的500輛7.5噸載重氫燃料電池物流車，動力系統均由重塑提供，補貼前售價高達148萬元，補貼後仍要近40萬，而同等規格的柴油車只要十幾萬。除了研發成本高，國內燃料電池產業鏈不完整也是一大原因。
“像膜增濕器、氫氣迴圈泵等關鍵零部件，國內幾乎買不到，都要靠國外進口。” 高雷說，氫燃料電池汽車和純電動汽車當初的困境很像，只有大規模應用，生產製造成本才能降下來，“就儲氫瓶來說，量沒有上去的時候，單個價格在5萬元左右。當做到500輛的時候，價格就降到了2萬元。”
另一方面，國內加氫站的建設也是短板之一。上海嘉定區江橋鎮加氫站運營方嘉氫實業副總經理田麗莉說，建一個加氫站，涉及安監、質監、消防等多個部門，對於新興事物沒有可以參照的規劃檔，審批流程遠比一般的加油站複雜。
統計顯示，截至2017年底，我國已經在運行的加氫站約10座，在建的有20多座。相比之下，日本全國的加氫站已經超過100座，僅東京地區就有14座。“加氫站太少，燃料電池汽車跑不起來。而燃料電池汽車不規模化運營，企業就沒有動力投資加氫站。如果不打破‘先有雞還是先有蛋’的僵局，氫能的利用很難開展起來。”田麗莉表示。
有研科技集團有限公司高級工程師蔣利軍稱，氫能及燃料電池在生產、存儲、運輸、使用等環節還面臨著供應鏈和使用鏈協同推進的問題，氫能源的提供方和氫能應用產品的生產方還需要形成創新體系。
拓領域、亮身份 加快探索氫能社會
首屆北京未來科學城氫能與燃料電池技術發展大會上，聯合國開發計畫署駐華代表處能源環境處高級項目主任張衛東表示，中國的氫能和燃料電池產業的興起，將決定性地推動全球氫能和燃料電池研發及產業的發展。中國有實力構建具有中國特色的“氫能經濟”。
“氫能經濟”不僅要考慮氫能如何快速落地，更要將氫能放在農業、工業、能源產業、交通行業、服務業等整體發展的大格局下通盤考慮。張衛東說，除了提升研發技術、改進使用材料等，氫能及燃料電池應用實現成本下降的關鍵因素在於市場規模，中國恰能成為市場規模大幅增加的重要推動力。
研究機構莫尼塔的報告指出，目前國內市場對氫能使用存在一個明顯的誤區，即將氫局限于傳統化工生產的單一場景。事實上，氫能作為儲能介質能夠橫跨電力、供熱和燃料三個領域，推動能源供應端融合。
對於氫能和燃料電池汽車的發展，諸多與會專家提出了以下建議：
一是儘快明確氫氣的“身份”。當前，我國對氫氣按照危化品進行重點監管，這導致加氫站在規劃、用地和建設層面困難重重。如果把氫氣看作一種燃料，就需要摘掉危化品的“帽子”，同時明確相應的主管部門。
二是針對制氫、儲氫、加氫、運氫等一系列環節，明確技術標準和檢測體系。有了清晰的標準體系，整個氫能產業的發展會更有方向性和針對性，也能激勵社會資本參與其中。
三是集中精力開展燃料電池系統的關鍵零部件技術攻關。要推動氫燃料電池汽車製造成本的下降，關鍵在於批量化生產和關鍵零部件技術攻關。
“燃料電池行業越來越受關注。”上海重塑能源科技有限公司董事長兼首席執行官林琦表示，行業協會在協助產業打通企業到政府主管部門之間的通道、承擔行業標準制修訂工作的組織和實施、組織行業進行技術攻關等方面需承擔起應有之責任。
※下一個汽車萬億市場打開！氫能源時代正到來 ！※
2019-05-02 21:48 來源：搜狐網
氫能汽車是以氫為主要能量作為移動的汽車。氫能被視為全球最具發展潛力的清潔能源之一，並被不少國家、車企及學者認為是“終極新能源汽車解決方案” 。伴隨著汽車保有量持續增長，以及氫能源汽車技術的完善和普及，氫能源汽車未來市場發展前景廣闊。中國汽車工程學會曾預測到2030年，中國氫能汽車產業產值有望突破萬億元大關。
本期的智慧內參，我們推薦中商研究院的報告《 2019中國氫能源汽車行業市場前景研究報告 》， 全面解析中國氫能源汽車產業。
氫能源汽車概況
氫能汽車是以氫為主要能量作為移動的汽車。氫能被視為全球最具發展潛力的清潔能源之一，並被不少國家、車企及學者認為是“終極新能源汽車解決方案” 。氫能源汽車分為兩種，氫內燃機汽車和氫燃料電池汽車。目前，發展較快的為氫燃料電池汽車。
氫能源汽車產業上游為汽車生產材料，主要材料為氫燃料電池、氫內燃機、輪胎、電機、內飾外飾等。汽車生產企業將材料組裝成氫能源汽車，下游為氫能源汽車產業服務行業，主要為加氫站、汽車維修、汽車美容、汽車保險等。
因為目前氫能源的利用尚處於導入期，由於氫能源燃料電池汽車市場有望成為氫能源最大的消費端，因此需要政策支援引導。2009年開始對染料電池汽車實行補貼，主要形式是免征購置稅，同時給予一次性不同額度的不同。2014年開始將加氫站納入了補貼範圍，這是刺激配套產業加速發展。
新能源汽車市場現狀
隨著我們生活水準的穩步提高，我國汽車保有量也迅速增加。2017年，全國汽車保有量達2.17億輛，與2016年相比，全年增加2304萬輛，增長11.9%。截止2018年9月， 公安部發佈目前國內汽車保有量約為2.35億輛，同比增長約12.0%。 預計2019年中國汽車保有量將超越美國。
我國汽車市場起步於2000年，2001年中國入世後， 汽車開始往家庨普及， 2009年國內汽車銷量首次超越美國，成為全球銷量最大的國家。2017年國內汽車銷量達到2894萬輛，連續9年全球銷量第一，為全球最大單一汽車市場。1-10月， 汽車銷量2287.1萬輛。
新能源汽車是指採用非常規的車用燃料作為動力來源（或使用常規的車用燃料、 採用新型車載動力裝置），綜合車輛的動力控制和驅動方面的先進技術，形成的技術原理先進、具有新技術、新結構的汽車。
推廣、應用新能源汽車已成為全球主流。近年來，我國也在積極推廣、普及使用電動汽車， 新能源汽車產量快速增長， 從2013年的1.8萬輛增長至2017年79.4萬輛。2018年，新能源汽車生產仍保持高速增長，1-11月新能源汽車累計產量105.4萬輛，同比增長63.6%。
新能源汽車銷量快速增長，從2013年1.8萬輛的銷量增至2017年達77.7萬輛， 漲幅達4216.7%。受到補貼調整等影響，但新能源汽車銷量仍保持高速增長。2018年1-11月新能源汽車累計銷量103萬輛，同比增長68%。
氫能源汽車行業現狀
中國新能源汽車推廣效果顯著，新能源汽車細分類型繁多，目前仍以純電動汽車、插電混合動力汽車為主。同時，氫能源汽車正在迎頭追趕。此前，中國汽車工程學會曾預測到2030年，我國氫能汽車產業產值有望突破萬億元大關。
氫能源汽車快速發展，燃料電池迎風口。氫能源燃料電池是氫能源汽車的核心， 隨著氫能源汽車的發展進入成熟階段，產量將迎來爆發式增長時期，氫燃料電池的市場需求也將大大打開。
據統計資料顯示，2015年我國燃料電池出貨量約10.5MW， 同比增長14.1%， 出貨量首次超10MW。未來，燃料電池市場將持續增長，預計到2021年出貨量將超20MW，2030年將達35MW。
燃料電池汽車比其他汽車更為精密，因此其維護成本也更高。在使用環節上， 由於氫氣在製備、儲存、運輸等過程中需要更多的技術處理，駕駛成本也高。最後還要考慮配套設施，燃料電池汽車使用需要眾多加氫站支援，加氫站由於需要配置大型壓縮機等大型設備，成本比加油站和充電站更高。
加氫站服務於燃料電池汽車，由於，加氫站成本過高但審批流程複雜，中國加氫站目前發展緩慢， 共建加氫站數量為9座，運營中的為6座，已拆除2座， 1座在建，計畫到2020年達到20座。現階段加氫站的建設需要依賴多方合作包括基建公司、能源公司、氣體公司、車企以及政府等，而建設費用目前依賴國家政府補助，補助比例約為50%。
中國氫能源汽車生產廠商
雖然中國也有燃料電池汽車，但是發佈時間較短，應用於汽車經驗不足。中國的燃料電池汽車主要是客車，中國燃料電池汽車相關企業形成百家爭鳴的態勢。
1、 福田汽車
福田汽車是一家跨地區、跨行業、跨所有制的國有控股上市公司。福田汽車是中國汽車行業自主品牌和自主創新的中堅力量，現已經形成了集整車製造、核心零部件、汽車金融、車聯網、福田電商為一體的汽車生態體系。目前，福田汽車累計銷量889.1萬輛，品牌價值1329億元。福田汽車在北京、河北、山東、湖南、 廣東五大區域佈局20個工廠。福田汽車未來戰略為2015年成為綠色、智慧高科技的全球主流汽車企業。
10年前福田汽車就搶先佈局氫燃料電池商用車領域，經過示範推廣上，逐步突破，如今領先行業實現了氫燃料電池電動客車產業化以及批量商業化運營。福田氫燃料電池客車品牌為歐輝，歐輝氫燃料電池客車已涵蓋8.5m，10.5m， 12m等多種產品，同時覆蓋了城市客車、城間客車、旅遊車、定制班車等多種用途類型。
2003年，福田汽車研發氫燃料電池技術
2008年，第一代歐輝氫燃料電池客車交付奧組委使用。
2014年，福田生產5輛第2代12 m氫燃料電池電動客車；
2016年歐輝第三代氫燃料電池客車問世，開啟氫燃料電動客車的商業化運作。
2018年9月，福田歐輝氫燃料公車正式交付北京公交進行示範性運營。
近幾年，福田汽車營收持續增長，2017年福田汽車營業收入517億元，同比增長11.13%；因由於新能源補貼標準下降及政策延遲下發，導致新能源客車銷量下滑，福田汽車淨利潤下滑。2017年歸屬于上市公司股東的淨利潤1.12億元， 同比下降80.25%。寶沃巨虧，拖累福田汽車。其前三季營業收入311億元，同比下跌14.48%；歸屬于上市公司股東淨利潤虧損16.94億元，同比降1324.33%。
2、 宇通客車
宇通客車是一家集客車產品研發、製造與銷售為一體的大型現代化製造企業， 擁有底盤車架電泳、車身電泳、 機器人噴塗等國際先進的客車電泳塗裝生產線。 宇通客車領銜自助品牌佔據中國客車市場95%。宇通客車積極開拓海外業務，產品批量遠銷至委內瑞拉、俄羅斯等30多個國家和地區。
2009年，宇通汽車成功推出了第1代增程式燃料電池客車；
2013年，第2代電電混合燃料電池城市客車問世，並建設了加氫站；
2014年，宇通獲得國內商用車領域首個燃料電池客車資質認證；
2015年，宇通取得國內首款燃料電池客車“公告” ；
2016年5月，宇通第3代燃料電池城市客車正式發佈，並與億華通簽訂100輛燃料電池客車合作意向書。
宇通客車上市21年，營收及淨利潤持續增長。2017年受國家新能源補貼政策退坡影響，宇通客車全年累計實現客車銷售67268輛，同比下降5.24%；共實現營業收入332.22億元，同比下降7.33%；實現歸屬于上市公司股東淨利潤31.29億元，同比下降22.62%。 2018年前三季度營業收入194億元，同比增長2%；歸屬于上市公司股東的淨利潤12.0億元，同比下降37.04%。
3、上汽集團
上汽集團是國內A股市場最大的汽車上市公司，主要業務包括整車 （含乘用車、 商用車）的研發、生產和銷售，正積極推進新能源汽車、互聯網汽車的商業化， 並開展智慧駕駛等技術研究和產業化探索。上汽集團所屬主要整車企業包括乘用車公司、上汽大通、上汽大眾、上汽通用、上汽通用五菱、南京依維柯、上汽依維柯紅岩、上海申沃等。2008年，上汽集團與同濟大學共同開發了20輛燃料電池汽車作為北京奧運會賽時公用車；2010年，上汽集團提供了40多輛燃料電池汽車作為上海世博會公用車輛使用；
2015年，上汽第4代榮威950插電式燃料電池車亮相上海車展；
2016年，上汽大通發佈採用氫燃料電池作為動力的V80氫燃料電池版；
2017年，廣州車展上，上汽大通的FCV80氫燃料電池車實現了量產，並簽100輛訂單。上汽集團業績持續攀升，2017年實現營業總收入8706.39億元，同比增長15.10％； 歸屬于上市公司股東的淨利潤達到344.10億元，同比增長7.51%。
2018年1-9月，上汽集團營業總收入達到6747.41億元，同比增長10.97%；歸屬于上市公司股東的淨利潤276.72億元， 同比增長12.31%；此外，上汽集團汽車銷量持續增長，2017年銷量逼近700萬輛，2018年前三季度達到514萬輛。
4、中植集團
中植汽車專注於新能源客車和專用車的設計研發、整車製造、市場推廣和後市場服務的全產業鏈發展。公司通過持續的自主科技創新，掌握了氫燃料電池、輪邊驅動、碳纖維複合材料、三電（電機、 電控、 電池）和電空調等國內領先的新能源汽車前沿核心技術。2016 年，中植集團推出了一款12m氫燃料電池客車， 續駛里程(城市工況且開啟空調)可達500 km以上。
5、奇瑞集團
奇瑞汽車是一家從事汽車生產的國有控股企業，公司產品覆蓋乘用車、商用車、 微型車等領域，奇瑞汽車9年蟬聯中國自主品牌銷量冠軍， 成為中國自主品牌中的代表。2010年，在上海世博會運營燃料電池汽車；2016年展示艾瑞澤3燃料電池增程電動車；2018年，蕪湖科博會上奇瑞展示艾瑞澤5氫燃料電池增程式電動車，綜合續航里程(NEDC)達到542 km，最大續航里程是704 km(勻速狀態) 。
氫能源汽車行業發展前景
隨著傳統化石能源長期使用所帶來的環境壓力，推動新能源行業的發展和能源的高效利用勢在必行。氫燃料電池汽車因其具有良好的環境相容性、能量轉換效率高、噪音小、續航里程長、加注燃料時間短、無需充電等特點，被視為很有前景的清潔能源汽車，且在在能源資源獲取上，氫氣具有多種來源管道、如利用風能、 太陽能等可再生能源通過電解水方式獲取，從工業廢氣中提純獲取，不會受到傳統能源資源的限制。
隨著氫燃料電池技術的突破、國家對清潔能源的日益重視。中國開始加大對氫燃料電池領域的規劃和支持力度。《中國製造2025》提出實現燃料電池汽車的運行規模進一步擴大，達到1000輛的運行規模，到2025年，制氫、加氫等配套基礎設施基本完善，燃料電池汽車實現區域小規模運行。
據預測，2030年度燃料電池汽車全球市場規模將超過198萬輛，市場增長潛力巨大， 根據中國汽車工程學會2016年10月26日發佈的《節能與新能源汽車技術路線圖》 中的資料，2030年，中國燃料電池汽車的規模將達到百萬輛。隨著各國政府對氫燃料電池汽車產業的扶持及關鍵技術的突破，未來幾年燃料電池汽車產業將迎來爆發式增長。
智東西認為，雖然我國氫燃料電池開發較晚，但政策支持力度大，發展態勢迅猛，具有很好的後發優勢，毋庸置疑，我國氫燃料電池汽車行業即將迎來爆發式增長。
※氫能源車一夜爆紅？但距離量產應用還有3大難題待解決！※
2019-05-04 02:54 來源：搜狐網
進入2019年以來，氫能源車的熱度逐漸升溫，尤其是進入4月份之後，已成為當下最火爆的焦點之一。據報導顯示，該行業指數漲幅已超過64%。
相比以往的電動汽車一家獨大的情況，2019年氫能源車的地位得到大幅提升。4月23日，工信部運行監測協調局局長黃利斌透露稱，工信部下一階段將破解氫燃料電池汽車產業化、商業化難題，大力推進我國氫能及燃料電池汽車產業的創新發展。他認為，氫燃料電池汽車和採用鋰電池的純電動汽車都是新能源汽車的重要技術路線。從技術特點及發展趨勢看，純電動汽車更適用於城市、短途、乘用車等領域，而氫燃料電池汽車更適用於長途、大型、商用車等領域。此次黃利斌代表工信部公開表態，意味著氫燃料電池汽車將與純電動汽車協同發展，未來長期並存互補。
然而，儘管受到政策的影響，氫能源行業多路資本持續看漲，氫能源車甚至被認為是比電動汽車更環保、續航里程更可靠的新能源車解決方案，但是，目前來看，要真正實現氫能源車的量產普及，卻至少還有成本、技術及配套設施建設這3個"大坑"難以填平！
成本高：加氫站氫價每公斤60-70元
目前限制氫能大規模應用的最大問題就是成本。業內人士指出，"煉廠現在大多用天然氣制氫，每噸成本在8000元至10000元，這一成本對於煉廠來說相對較高，用到整車領域成本就更高。"以百公里來衡量，現在氫燃料汽車的能源成本比燃油車還要高。
中國工程院院士衣寶廉曾向媒體表示，國內車用燃料電池電堆的體積比功率均在每立升2千瓦以下，國際已大於3千瓦，國內使用同樣體積的材料，只能提供三分之二的功率，因此電堆成本遠高於國際水準。再加上關鍵材料與部件的進口導致車用燃料電池系統很貴，整車造價高。氫氣供給產業鏈的缺乏導致加氫站的氫價高，有的達到每公斤60元至70元。以上因素使得目前氫燃料電池車的運行費用比燃油車、純電動汽車都高。
另外，除了制氫成本高之外，氫燃料電池本身的成本也非常高。氫燃料電池要想發生持續穩定的電化學反應必須要催化劑，目前所發現最好的催化劑卻偏偏是鉑這種昂貴的金屬。以豐田Mirai上的氫燃料電池為例，大約需要超過100g的鉑才可以讓車上的燃料電池正常工作，這就直接導致了氫燃料電池車成本的上升。
壽命短：氫燃料電池系統壽命僅200多天
燃料電池的壽命目前也是一大問題，從業內公佈的資料來看，即便是本田新一代燃料電池系統的壽命也僅有5000小時，換算下來差不多也就是200餘天。短壽命的燃料電池根本無法實現長期的使用，而且高頻率的更換燃料電池對於用戶來說也增加費用。
另外，氫燃料電池內添加的催化劑鉑這種金屬也非常脆弱，由於燃料電池直接採用空氣中的氧做氧化劑，空氣中的雜誌如二氧化硫、氨氣、硫化氫等有害氣體進入燃料電池中，引起燃料電池陰極催化劑"中毒"，造成陰極催化劑不可逆轉的損傷，從而導致燃料電池性能迅速下降。測試表明，燃料電池只要接觸含二氧化硫濃度為0.2ppm的空氣，就足以對電池的性能造成非常大的損耗。
配套難：儲存和運輸難，一個加氫站要300萬美金
目前一個加氫站的建設成本高達200萬-300萬美金，如果沒有國家層面的資金支持，很難大規模建設。
同時，在氫氣的儲存和運輸方面同樣存在很大的問題。氣態儲氫需要使用高壓氣罐將氫氣壓縮、儲存到碳纖維包裹的鋁制氣瓶中，氣體壓力可高達700個大氣壓，氣態儲氫存在儲氫量小、安全性差等缺點；而液態儲氫在氫氣液化過程中需要消耗大量的壓縮功，能耗較高，對容器的絕熱性能要求也較高。
此外，在運輸過程中，由於氫氣的易燃易爆特性，增加加氫站時需要專門鋪設新的管道。這也就意味著想要實現氫燃料電池車的普及，還需要建立一整套配套設施。
因此，要實現氫能源車的量產普及，以上三個"大坑"已成為目前最大難題。然而，對於我們國家目前來說，技術方面的差距顯然也是一個難以繞過的坎兒！統計顯示，2018年，工信部共發佈了13批《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》，共有57家企業的86種燃料電池車型入選，這些上了目錄的車型只有兩款是乘用車，其餘80多款都是商用車、物流車等。這被認為這是技術差距的一種體現。
豐田於上世紀九十年代開始研發氫燃料電池汽車，目前在氫燃料汽車技術方面處於全球領先的位置。對此，業內認為，豐田已把所有的專利管道封鎖，雖然現在放開允許使用，但真到關鍵技術豐田還是會限制。
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