寫稿
投稿
在碳達峰、碳中和國家戰(zhàn)略下，氫能源地位逐步提升，目前我國已基本形成氫能研發(fā)、制備、儲運、應用等完整產業(yè)鏈，但現(xiàn)階段制氫、儲運、供氫等方面還有許多技術問題需要解決，用氫成本也處在較高水平，影響了氫能產業(yè)發(fā)展。
一、綠氫制取技術
目前電解水制氫主要有堿性（ALK）電解、質子交換膜（PEM）電解、陰離子交換膜電解（AEM）電解、固體氧化物（SOEC）電解這四種技術路線，根據(jù)各自技術特點以及商業(yè)化應用程度，堿性電解水制氫路線及PEM電解水制氫將是未來與可再生能源結合的主流電解水制氫工藝路線。
堿性電解。該技術已實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化應用，國內關鍵設備主要性能指標均接近國際先進水平，設備成本低，單槽電解制氫量較大，適用于電網(wǎng)電解制氫。
PEM電解。該技術國內較國際先進水平差距較大，體現(xiàn)在技術成熟度、裝置規(guī)模、使用壽命、經濟性等方面，國外已有通過多模塊集成實現(xiàn)百兆瓦級PEM電解水制氫系統(tǒng)應用的項目案例。其運行靈活性和反應效率較高，能夠以最低功率保持待機模式，與波動性和隨機性較大的風電和光伏具有良好的匹配性。
AEM電解。該技術將傳統(tǒng)堿性液體電解質水電解與PEM水電解的優(yōu)點結合起來，目前國內外尚處于研發(fā)完善階段?，F(xiàn)階段的研發(fā)集中于堿性固體聚合物陰離子交換膜與高活性非貴金屬催化劑。
SOEC電解。該技術的電耗低于堿性和PEM電解技術，但尚未廣泛商業(yè)化，國內僅在實驗室規(guī)模上完成驗證示范。由于SOEC電解水制氫需要高溫環(huán)境，其較為適合產生高溫、高壓蒸汽的光熱發(fā)電等系統(tǒng)。
目前來看，堿性電解槽成本較低，經濟性較好，市場份額較PEM電解槽高一些。不過隨著燃料電池技術的不斷成熟，質子交換膜國產化的不斷加速突破，長期來看，PEM電解槽的成本和市場份額將逐漸提高，與堿性電解槽接近持平，并根據(jù)各自與可再生能源電力系統(tǒng)的適配性應用在光伏、風電領域。
來源：清華大學，國家發(fā)改委，氫啟未來網(wǎng)分析
二、氫儲存技術
氫氣體積能量密度極低，且極易燃爆，如何將分散在各地的氫氣高效配送到加氫站，提高儲運效率和氫氣品質是氫能產業(yè)規(guī)?；l(fā)展的重大瓶頸。安全、高效、廉價的氫儲運技術將成為實現(xiàn)氫能商業(yè)化應用的關鍵。目前主要的儲運氫材料與技術有高壓儲氫、液體儲氫、金屬氫化物儲氫、有機氫化物儲氫等。高壓氣瓶儲氫有三型瓶和四型瓶，三型瓶我國已經國產化了。我國正在研究四型瓶，現(xiàn)在正在攻關瓶的組合閥，如果能成功我國就可以采用70兆瓦的加氫系統(tǒng)。
資料來源：國聯(lián)證券，氫啟未來網(wǎng)分析
二、氫運輸技術
雖然氫的運輸方式眾多，我國氫運輸主要通過氣氫長管拖車、氣氫管道和液氫罐車開展運輸。其中，高壓長管拖車技術較為成熟，是當前主流的運氫方式；遠距離管道輸氫技術尚在實驗階段，管道材料焊接點易泄露和氫脆、氫腐蝕的瓶頸一旦有所突破，其重要性將逐步提升；而液氫罐車運輸由于液化能耗和成本高、設備要求高等原因，目前僅用于航天及軍事領域。
資料來源：國聯(lián)證券，氫啟未來網(wǎng)分析
四、氫加注技術
加氫站是氫能源產業(yè)上游制氫和下游用戶的聯(lián)系樞紐，是產業(yè)鏈的核心。目前我國加氫站主要設備倚靠進口，關鍵技術國產化進程有待加速。典型的外供氫的高壓氣氫加氫站投資組成中，除去土建，設備費用占據(jù)最大比例，主要是壓縮機、儲氫瓶、加氫和冷卻系統(tǒng)，由于國內缺乏成熟量產的加氫站設備廠商，進口設備推高了加氫站建設成本。
氫氣壓縮機。將氫源加壓注入儲氣系統(tǒng)的核心設備，輸出壓力和氣體封閉性能是其最重要的兩個性能指標。目前，各種類型的壓縮機都有使用。隔膜式壓縮機的技術難度遠高于常規(guī)壓縮機。
高壓儲氫罐。高壓儲氫罐是加氫站儲氣系統(tǒng)的儲氫容器，儲氣壓力是其主要技術指標。加氫站高壓儲氫罐主要采用碳纖維復合材料或纖維全纏繞鋁合金制成的新型輕質耐壓內膽，外加可吸收沖擊的堅固殼體。
氫氣加注機。為燃料電池汽車加注氫燃料的核心設備，加注壓力是其主要參數(shù)。未來的發(fā)展方向在于加注系統(tǒng)的智能化和安全性的提高。
五、燃料電池技術
燃料電池系統(tǒng)由燃料電池組和輔助系統(tǒng)組成。燃料電池堆是核心部件，它將化學能轉化為電能為汽車提供動力。燃料電池系統(tǒng)除燃料電池堆外，還有四個輔助系統(tǒng)：供氫系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、水管理系統(tǒng)和熱管理系統(tǒng)。據(jù)國聯(lián)證券研究，對比國內外燃料電池電堆，國內電堆在核心材料與關鍵技術方面仍存在短板，也是造成燃料電池電堆成本居高不下的主要原因，其中膜電極層三大關鍵材料 P/t 催化劑、質子交換膜、碳紙主要依賴進口，國產材料尚無法滿足高性能燃料電池電堆使用需求；集流體雙極板方面，石墨雙極板經過多年開發(fā)已與國外技術水平相當，但低成本、輕薄的金屬雙板開發(fā)仍為空白。
資料來源：國聯(lián)證券，氫啟未來網(wǎng)分析
注：文章內容摘自氫啟未來網(wǎng)的《2021中國綠氫產業(yè)發(fā)展報告》。
