中国氢能源行业产业链（转）

从氢能源行业产业链上下游来看：

氢能源产业链上游为制氢，包含氢气制取(主要技术方式包括煤制氢、工业副产氢、天然气制氢、电解水制氢以及其他工艺制氢)、氢气纯化、氢气液化等环节。
氢能源产业链的中游就是储存环节，主要储运技术包括气态储运、液态储运、固态储运以及有机液态储运等，涵盖储氢装置、氢气运输等。
氢能源产业链下游为加氢及氢的综合应用，涉及到加氢站建设及设备，以及交通、工业、建筑等领域的应用。


1.上游产业链——制氢
上游产业链主要是所谓的制氢！氢气的制取主要包括煤制氢、工业副产氢、天然气制氢、电解水制氢及其他。
常规的制氢技术路线中以传统化石能源制氢为主。全球范围内主要是使用天然气制氢，我国由于煤炭资源比较丰富，因此主要使用煤制氢技术路线，占全国制氢技术的60%以上。

制氢路线上将由化石能源制氢逐步过渡至可再生能源制氢。未来“可再生能源+水电解制氢”有望成为大规模制氢发展趋势。煤制氢路线与清洁低碳的氢能发展路线存在一定矛盾。为解决这一问题，利用CCUS技术(碳捕获、利用与封存技术)降低煤制氢过程中的碳排放是其未来发展前景的关键，即由灰氢向蓝氢转化，以推动煤制氢走向真正的清洁化。
1)灰氢：使用化石燃料制取氢气，并对释放的二氧化碳不做任何处理；
2)蓝氢：使用化石燃料制取氢气，同时对释放的二氧化碳进行捕集和封存；
3)绿氢：使用可再生能源发电电解或光解制取的氢气。

2.中游产业链——储运氢能
中游产业链即为储氢和运氢。主要储运技术包括气态储运、液态储运、固态储运以及有机液态储运等，涵盖储氢装置、氢气运输等。高压气态储氢已得到广泛应用，低温液态储氢在航天等领域得到应用，有机液态储氢和固态储氢尚处于示范阶段。

这四种方式都有各自适用的场景。当前，高压气态储氢技术具有成本较低、充放氢速度快等特点，是发展最成熟的储氢技术，也是汽车市场使用的主要甚至唯一的储氢技术。目前国内主要采用35MPa的储氢瓶，相较于国际主流的70MPa高压储氢瓶仍存在一定的技术差距，伴随着国内储氢瓶技术的发展，国产70MPa的IV型储氢瓶有望迎来突破进展。

3.下游产业链——加氢+用氢
下游产业链即如何用氢及加氢。

如何加氢？

中国加氢站氢源绝大部分来自于外供高压氢气。典型的外供氢的高压气氢加氢站投资组成中，除去土建及，设备费用占据最大比例，主要是压缩机、储氢瓶、加氢和冷却系统，由于国内缺乏成熟量产的加氢站设备厂商，进口设备推高了加氢站建设成本。

1.如何用氢
用氢主要包括交通运输领域以及冶金、化工等工业领域。其中交通领域是氢能消费的重要突破口，燃料电池车的发展前景较大。
燃料电池技术包括碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)以及质子交换膜燃料电池(PEMFC)。其中质子交换膜燃料电池具备工作温度低、启动快、比功率高等优势，适用于交通和固定式电源领域，目前已发展成为国内外主流的燃料电池技术。另外，固体氧化物燃料电池由于其能量转换效率高，中长期内在储能等领域具备发展空间。

1.1燃料电池上游

燃料电池——催化剂
催化剂是膜电极的关键材料之一，在降低催化剂成本的方面，目前有两条路径，一条是降低铂的使用量，另一条则是研发非铂催化剂，两者都已有所进展。在工业化生产方面，日本、英国、比利时等国外供应商的催化剂制备技术处于绝对的领先地位，已经能够实现批量化生产（＞10公斤/批次），而且性能稳定，可靠性高。国内目前几乎没有产业化催化剂制造企业，催化剂产品也比较单一。

燃料电池——质子交换膜
质子交换膜是一种固态电解质膜，其作用是隔离燃料与氧化剂、传递质子（H+）。

燃料电池——气体扩散层
气体扩散层位于流场和催化层之间，其作用是支撑催化层、稳定电极结构，具有质/热/电的传导功能。国外大多数制造厂商都已实现气体扩散层的规模化生产，且都有多款适应不同应用场景的产品销售，包括日本东丽、德国SGL和加拿大AVCarb等。国内气体扩散层还处于初级碳微孔层的制备阶段。

燃料电池——双极板
双极板是燃料电池的阴极板和阳极板，其作用是传导电子、分配反应气并带走生成水。燃料电池常采用的双极板材料包括石墨碳板、复合双极板、金属双极板三大类，由于车辆空间限制（尤其是乘用车），要求燃料电池具有较高的功率密度。
因此相对较薄的金属双极板有更好的应用前景。国内石墨双极板技术近年来发展迅速，技术水平与国外相当，但厚度通常在2mm以上。复合膜压碳板在国外已突破0.8mm薄板技术，具备与金属板同样的体积功率密度。
目前国内薄碳板开发方面，国鸿有来自于加拿大巴拉德公司的授权技术。纯国产复合膜压碳板处于研制开发阶段，预计2021年1mm薄板开始批量生产。安泰科技 在气体扩散层和双极板这两个环节均有涉及。
对比国内外燃料电池电堆，国内电堆在核心材料与关键技术方面仍存在短板，也是造成燃料电池电堆成本居高不下的主要原因，其中膜电极层三大关键材料P/t催化剂、质子交换膜、碳纸主要依赖进口，国产材料尚无法满足高性能燃料电池电堆使用需求；集流体双极板方面，石墨双极板经过多年开发已以国外技术水平相当，但低成本、轻薄的金属双板开发仍为空白。

1.2燃料电池中游
燃料电池电堆
从成本端来看，系统中最核心的部分是燃料电池电堆和空压机，根据DOE对80KW系统的成本测算，在年产50万套的规模化条件下，电堆已占据燃料电池系统约一半成本，可以说是燃料电池心脏，而空压机占比超过四分之一，这两部分也是降低燃料电池系统综合成本的关键。

1.3落后技术
我国在燃料电池催化剂、质子交换膜、碳纸等关键材料方面已经有所布局。空气压缩机和氢气回流泵等关键部件也已经有一些样件，但还没有稳定产能，产品供应不足且价格很高。与此同时，燃料电池汽车还没有形成稳定的零部件供应体系，供应链薄弱，工程化能力不足，导致零部件的工艺质量低、产品一致性差、可靠性和耐久性不足，不能满足规模化生产要求。