國(guó)內(nèi)氫能與燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀及分析

1、國(guó)內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)鏈的結(jié)構(gòu)分析

氫能產(chǎn)業(yè)鏈主要包括：氫的制取、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和應(yīng)用等環(huán)節(jié)。氫既可廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)領(lǐng)域，又可應(yīng)用于新興的氫能車(chē)輛(包括乘用車(chē)、商用車(chē)、物流車(chē)、叉車(chē)、軌道車(chē)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(chǔ)能、備用電源等)。為加快發(fā)展中國(guó)的氫能產(chǎn)業(yè)，依據(jù)目前的資源條件和能源產(chǎn)業(yè)狀況，應(yīng)在加強(qiáng)氫安全的基礎(chǔ)上，積極推行氫源多元化及氫能多元化和規(guī)?；瘧?yīng)用。

我國(guó)近年來(lái)每年純度99%以上氫氣的使用量約700億立方米(約600萬(wàn)噸)，年產(chǎn)值1200億元人民幣以上。目前國(guó)內(nèi)發(fā)展氫能的生產(chǎn)方式，主要有煤制氫、天然氣制氫和工業(yè)副產(chǎn)氫，其中工業(yè)副產(chǎn)氫追溯其上游一次能源主要還是煤和天然氣。因此，目前國(guó)內(nèi)氫能生產(chǎn)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(duì)于氫能的消費(fèi)，國(guó)內(nèi)大約90%或更多純度99%左右的氫氣都用于煉化產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的加氫，以及合成氨、合成甲醇、石油煉化等化工領(lǐng)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(xì)化工等行業(yè)的還原氣、保護(hù)氣、反應(yīng)氣等，而在燃料電池汽車(chē)領(lǐng)域氫能的利用更少?？傮w看，目前我國(guó)具備一定的氫工業(yè)基礎(chǔ)，但是仍然還是以工業(yè)原料為主。氫作為能源消費(fèi)的市場(chǎng)規(guī)模依然較小。
鉛酸蓄電池按照用途分類(lèi):汽車(chē)蓄電池，摩托車(chē)蓄電池，牽引蓄電池，太陽(yáng)能蓄電池，UPS蓄電池，直流屏蓄電池，電子設(shè)備蓄電池等
在氫能和燃料電池發(fā)展方面，我國(guó)也一直不落后。2016年10月，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院資源與環(huán)境分院和中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的《中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)皮書(shū)(2016)》首次提出了我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展路線(xiàn)圖(表1)。對(duì)我國(guó)中長(zhǎng)期加氫站和燃料電池車(chē)輛發(fā)展目標(biāo)進(jìn)行了規(guī)劃。《中國(guó)制造2025》明確提出燃料電池汽車(chē)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(guó)內(nèi)的氫能技術(shù)，還是氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，雖然都具有一定的戰(zhàn)略規(guī)模，但是與國(guó)際最先進(jìn)水平還有一定的差距。

2、我國(guó)燃料電池產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)燃料電池產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀及問(wèn)題

在我國(guó)中東部沿海經(jīng)濟(jì)、技術(shù)實(shí)力較強(qiáng)的珠三角、長(zhǎng)三角和北京等地區(qū)，聚集了我國(guó)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(guó)外豐田、現(xiàn)代等燃料電池生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展路線(xiàn)不同，中國(guó)氫燃料電池汽車(chē)企業(yè)主要分布在商用車(chē)領(lǐng)域——?dú)淙剂想姵厣逃密?chē)已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。氫燃料電池乘用車(chē)還處于示范運(yùn)行階段，其中上汽集團(tuán)對(duì)燃料電池乘用車(chē)投入力度最大，2017年發(fā)布國(guó)內(nèi)第一款商業(yè)化燃料電池輕型客車(chē)——大通V80。燃料電池叉車(chē)方面，我國(guó)已有東莞氫宇等企業(yè)布局，隨著氫能市場(chǎng)不斷成熟，我國(guó)叉車(chē)市場(chǎng)會(huì)是燃料電池另一個(gè)巨大的應(yīng)用場(chǎng)景。
鋰電池的安全性能是如何實(shí)現(xiàn)的
加氫站方面，目前我國(guó)已形成了一批從加氫站設(shè)計(jì)到運(yùn)營(yíng)的企業(yè)，這些企業(yè)主要集中在北上廣地區(qū)。目前我國(guó)制氫、儲(chǔ)氫、加氫等環(huán)節(jié)的關(guān)鍵核心設(shè)備，還不能全部“國(guó)產(chǎn)化”，成本難降。我國(guó)建成可運(yùn)行加氫站12個(gè)，在建19個(gè)，典型代表北京永豐加氫站和上海安亭加氫站均從國(guó)外引進(jìn)核心設(shè)備和技術(shù)咨詢(xún)服務(wù)。我國(guó)示范性加氫站及燃料電池客車(chē)車(chē)載供氫系統(tǒng)尚處于35兆帕壓力技術(shù)水平。為與客車(chē)配套，現(xiàn)有加氫站采用45兆帕隔膜式壓縮機(jī)、45兆帕儲(chǔ)氫罐和35兆帕氫氣加注機(jī)等設(shè)備，壓力標(biāo)準(zhǔn)提升還有待未來(lái)70兆帕燃料電池汽車(chē)普及。

國(guó)內(nèi)燃料電池技術(shù)現(xiàn)狀及問(wèn)題

在系統(tǒng)方面，國(guó)內(nèi)燃料電池開(kāi)發(fā)以車(chē)用質(zhì)子交換膜燃料電池為主，已經(jīng)具有系統(tǒng)自主開(kāi)發(fā)能力且生產(chǎn)能力較強(qiáng)。以新源動(dòng)力、億華通、氟爾賽、重塑科技和國(guó)鴻重塑為代表的企業(yè)，具備年產(chǎn)萬(wàn)臺(tái)燃料電池系統(tǒng)的批量生產(chǎn)能力。然而在燃料電池系統(tǒng)關(guān)鍵零部件方面，中國(guó)與國(guó)際先進(jìn)水平差距較大，基本沒(méi)有成熟產(chǎn)品。
不同廠(chǎng)家，不同批次的鋰電池不能混用
在電堆方面，國(guó)內(nèi)燃料電池電堆正在逐漸起步，電堆及產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)數(shù)量逐漸增長(zhǎng)，產(chǎn)能量級(jí)提升，到2018年國(guó)內(nèi)電堆產(chǎn)能超過(guò)40萬(wàn)千瓦。目前，國(guó)內(nèi)電堆廠(chǎng)商主要有兩類(lèi)：①自主研發(fā)，以新源動(dòng)力、神力科技和明天氫能為代表；②引進(jìn)國(guó)外成熟電堆技術(shù)，以廣東國(guó)鴻為代表，其余企業(yè)有濰柴動(dòng)力、南通百應(yīng)等。

在雙極板方面，由于機(jī)加工石墨板成本高，復(fù)合材料雙極板近年來(lái)開(kāi)始走向應(yīng)用，如石墨/樹(shù)脂復(fù)合材料、膨脹石墨/樹(shù)脂復(fù)合材料、不銹鋼/石墨復(fù)合材料等。國(guó)內(nèi)新源動(dòng)力開(kāi)發(fā)的不銹鋼/石墨復(fù)合雙極板電堆已經(jīng)應(yīng)用于上汽大通V80輕型客車(chē)上。廣東國(guó)鴻引進(jìn)加拿大Ballard公司膨脹石墨/樹(shù)脂復(fù)合雙極板生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)電堆已經(jīng)裝備數(shù)百輛燃料電池車(chē)。乘用車(chē)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(fù)合雙極板具有明顯優(yōu)勢(shì)。金屬雙極板的設(shè)計(jì)及加工技術(shù)主要掌握在國(guó)外企業(yè)，國(guó)內(nèi)企業(yè)尚處于小規(guī)模開(kāi)發(fā)階段，但是明天氫能科技公司正在建設(shè)年產(chǎn)萬(wàn)臺(tái)級(jí)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)。

在膜電極方面，以新源動(dòng)力、武漢理工新能源為代表，初步具備了不同程度的生產(chǎn)線(xiàn)，年產(chǎn)能在數(shù)千平方米到萬(wàn)平方米，但還需要開(kāi)發(fā)以狹縫涂布為代表的大批量生產(chǎn)技術(shù)。市場(chǎng)上主要生產(chǎn)全氟磺酸膜的企業(yè)主要來(lái)自于美國(guó)、日本、加拿大及中國(guó)。我國(guó)已具備質(zhì)子交換膜國(guó)產(chǎn)化能力，山東東岳集團(tuán)質(zhì)子交換膜性能出色，具備規(guī)?；a(chǎn)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(shí)。
鋰電池的安全性能是如何實(shí)現(xiàn)的

在催化劑方面，海外企業(yè)領(lǐng)先，國(guó)內(nèi)正起步。國(guó)內(nèi)尚處于研究階段的單位有兩類(lèi)：①?lài)?guó)內(nèi)企業(yè)，如貴研鉑業(yè)。貴研鉑業(yè)主營(yíng)汽車(chē)尾氣鉑催化劑，和上汽共同研發(fā)燃料電池催化劑。②研究機(jī)構(gòu)，如中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所、上海交通大學(xué)、清華大學(xué)等。例如，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所制備的Pt3Pd/C合金催化劑，已應(yīng)用于新源動(dòng)力生產(chǎn)的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)。