中國氫燃料電池市場現(xiàn)狀分析 國產(chǎn)化率亟待提升

• 黃文玉 2023年11月28日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 國家能源局 中國氫能聯(lián)盟 287 11
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氫燃料電池是將氫氣和氧氣的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置。我國氫燃料電池行業(yè)快速發(fā)展，相關(guān)技術(shù)已取得長足進(jìn)步。

當(dāng)前，發(fā)展氫能源已成為全球主要國家的共識。氫燃料電池是將氫氣和氧氣的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置。其基本原理是電解水的逆反應(yīng)，把氫和氧分別供給陽極和陰極，氫通過陽極向外擴(kuò)散和電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后，放出電子通過外部的負(fù)載到達(dá)陰極。氫燃料電池對環(huán)境無污染。它是通過電化學(xué)反應(yīng)，而不是采用燃燒(汽、柴油)或儲能(蓄電池)方式--最典型的傳統(tǒng)后備電源方案。燃燒會釋放像COx、NOx、SOx氣體和粉塵等污染物。如上所述，燃料電池只會產(chǎn)生水和熱。如果氫是通過可再生能源產(chǎn)生的(光伏電池板、風(fēng)能發(fā)電等)，整個循環(huán)就是徹底的不產(chǎn)生有害物質(zhì)排放的過程。

氫燃料電池運行安靜，噪聲大約只有55dB，相當(dāng)于人們正常交談的水平。這使得燃料電池適合于室內(nèi)安裝，或是在室外對噪聲有限制的地方。氫燃料電池的發(fā)電效率可以達(dá)到50%以上，這是由燃料電池的轉(zhuǎn)換性質(zhì)決定的，直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，不需要經(jīng)過熱能和機械能(發(fā)電機)的中間變換。干電池、蓄電池是一種儲能裝置，是把電能貯存起來，需要時再釋放出來;而氫燃料電池嚴(yán)格地說是一種發(fā)電裝置，像發(fā)電廠一樣，是把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)發(fā)電裝置。另外，氫燃料電池的電極用特制多孔性材料制成，這是氫燃料電池的一項關(guān)鍵技術(shù)，它不僅要為氣體和電解質(zhì)提供較大的接觸面，還要對電池的化學(xué)反應(yīng)起催化作用。

氫燃料電池市場發(fā)展現(xiàn)狀分析

氫燃料電池電堆作為其最核心的部件，成本占比最高，約為60%左右。而氫燃料電池電堆的成本包括膜電極組件、雙極板及其他。2021年，構(gòu)成膜電極的催化劑、質(zhì)子交換膜和氣體擴(kuò)散層約占電堆總材料成本的63.7%。雙極板約占材料成本的30%。其他(裝配部件，如框架及墊圈等)約占?xì)淙剂想姵仉姸芽偛牧铣杀镜?.3%。

我國氫燃料電池行業(yè)快速發(fā)展，相關(guān)技術(shù)已取得長足進(jìn)步。我國已掌握氫燃料電池系統(tǒng)及其關(guān)鍵部件的核心技術(shù)，已有能力對其進(jìn)行開發(fā)及國產(chǎn)化。數(shù)據(jù)顯示，2021年我國氫燃料電池系統(tǒng)出貨量為405.7兆瓦，同比增長185.5%。

作為氫能源下游利用重點的氫燃料電池車是指使氫或含氫物質(zhì)與空氣中的氧通過燃料電池以產(chǎn)生電力，再以電力推動電動機，由電動機推動車輛運行的新能源汽車。以可再生能源為基礎(chǔ)的氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)符合我國循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，市場潛力較大。隨著近年來我國氫燃料電池系統(tǒng)出貨量的不斷增長，氫燃料電池系統(tǒng)出貨金額也隨之不斷增加。數(shù)據(jù)顯示，2021年我國氫燃料電池系統(tǒng)出貨金額為20.69億元，同比增長56.6%。預(yù)計到2025年出貨金額將增長至181.33億元。

據(jù)國家能源局統(tǒng)計，2017-2022年，我國加氫站數(shù)量持續(xù)上升，但其增長速度降幅十分顯著。截至2022年，我國加氫站達(dá)到274個，同比增長25.69%。加氫站是氫能產(chǎn)業(yè)商業(yè)化發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，我國加氫設(shè)施產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展初期，相關(guān)技術(shù)水平較為落后，加氫站采用的核心設(shè)備主要依賴于進(jìn)口。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028年中國氫燃料電池市場現(xiàn)狀分析及發(fā)展前景預(yù)測報告》顯示：

近年來，我國軍事領(lǐng)域取得了迅速的發(fā)展。在現(xiàn)代高科技的軍事環(huán)境下，許多先進(jìn)的軍用裝備逐漸投入使用。其中包括：通信器材、特種車輛以及先進(jìn)武器等。為了提升自身的軍事作戰(zhàn)能力，偵察與反偵察技術(shù)的發(fā)展速度也越來越快。軍事技術(shù)的不斷發(fā)展和設(shè)備的更新給各種電源裝備提出了更高的要求。比如，在軍事環(huán)境下應(yīng)用的一些小型電源系統(tǒng)要具備較好的隱身能力，能夠有效的避免敵方監(jiān)視與偵察系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)。

這就要求軍用電池在設(shè)計的過程中，盡量減小電源裝備的特征信號。同時，由于軍事環(huán)境下的復(fù)雜性，要求軍用電源系統(tǒng)要具有較好的機動性，軍用電源設(shè)備必須具備體積小、重量輕以及便于攜帶等優(yōu)點。此外，軍用電力系統(tǒng)要求在使用過程中，具備安全可靠、工作壽命長以及操作和維護(hù)工作量小等特點。總之，隨著軍用電力系統(tǒng)的要求不斷提高，軍用燃料電池因具有高效、清潔、經(jīng)濟(jì)和安全等突出的優(yōu)點，已作為一種新型的電源裝置，逐漸在在軍事領(lǐng)域中廣泛的應(yīng)用。

國內(nèi)外燃料電池技術(shù)差距大，國產(chǎn)化率亟待提升。目前燃料電池產(chǎn)業(yè)在我國發(fā)展迅速，但產(chǎn)業(yè)鏈中電堆、膜電極、雙極板等核心技術(shù)布局較少。從燃料電池動力系統(tǒng)集成度、環(huán)境適應(yīng)性、可靠性和壽命、成本控制、氫氣儲存等技術(shù)指標(biāo)來看，國內(nèi)水平距離國際水平差距較大。目前我國自主研發(fā)和引進(jìn)國外成熟技術(shù)的廠商并存，但關(guān)鍵部件材料性能與生產(chǎn)亟待提升。根據(jù)美國能源部的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合我國燃料電池企業(yè)的銷售平均單價，2011-2021年，我國燃料電池價格呈下降趨勢，由4萬元/kW下降至不到2萬元/kW，技術(shù)發(fā)展帶來的成本下降將有利于國內(nèi)企業(yè)發(fā)展，一旦形成規(guī)?；a(chǎn)業(yè)后利潤水平將大幅提高。

2022年4月25日消息，英國倫敦帝國理工學(xué)院開發(fā)出一種氫燃料電池，它使用的催化劑由鐵而非稀有昂貴的鉑制成，降低了氫燃料電池的成本。2022年12月，中石化茂名石化氫燃料電池供氫裝置產(chǎn)出合格的99.999%高純氫。該項目日產(chǎn)氫能力達(dá)6400公斤，每年可向社會供應(yīng)高純氫2100噸。

氫燃料電池行業(yè)未來發(fā)展前景

隨著氫能受到政府和市場的日益重視，基于氫燃料電池技術(shù)的固定電源示范項目預(yù)計將在未來幾年開展。預(yù)計到2025年，我國氫燃料電池系統(tǒng)的固定式應(yīng)用領(lǐng)域出貨量將增長至418兆瓦左右。中國氫能聯(lián)盟分析，至2050年，氫能在我國終端能源體系中占比至少達(dá)到10%，氫氣需求量接近6000萬噸。其中，交通運輸領(lǐng)域用氫2458萬噸，約占該領(lǐng)域用能比例的19%;氫燃料電池車產(chǎn)量達(dá)到每年520萬輛。

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