一． 氫能背景和意義

回顧人類所消耗的能源形式，遠(yuǎn)古時(shí)代的鉆木取火、農(nóng)耕時(shí)代開始使用的煤炭、工業(yè)時(shí)代大規(guī)模應(yīng)用的石油與天然氣，人們不斷的開發(fā)和利用新型清潔能源，相對(duì)于太陽(yáng)能、風(fēng)能和水能通常會(huì)受到地理位置和季節(jié)的限制，而核能一旦泄露也會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境問題，氫能由于自身的高燃燒熱值、可持續(xù)性、儲(chǔ)量豐富、零污染等優(yōu)點(diǎn)進(jìn)入人們的視野，發(fā)展氫能源能夠?qū)崿F(xiàn)真正的綠色、清潔、可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)前，我國(guó)碳達(dá)峰、碳中和發(fā)展目標(biāo)的提出，將進(jìn)一步提速減碳的過(guò)程。氫氣作為零碳的能源載體，正在得到越來(lái)越多的關(guān)注：2050年世界上20%的CO2減排可以通過(guò)氫能替代完成，氫能消費(fèi)將占世界能源市場(chǎng)的 18%。

2021年國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃啟動(dòng)實(shí)施“氫能技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)，目標(biāo)是以能源革命、交通強(qiáng)國(guó)等重大需求為牽引，到2025年實(shí)現(xiàn)我國(guó)氫能技術(shù)研發(fā)水平進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)行列，關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)自主可控，描繪出我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展技術(shù)路徑的目標(biāo)愿景。“氫能技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)指南中，擬圍繞氫能綠色制取與規(guī)模轉(zhuǎn)存體系、氫能安全存儲(chǔ)與快速輸配體系、氫能便攜改質(zhì)與高效動(dòng)力系統(tǒng)及“氫進(jìn)萬(wàn)家”綜合示范4個(gè)技術(shù)方向，啟動(dòng)“光伏/風(fēng)電等波動(dòng)性電源電解制氫材料和過(guò)程基礎(chǔ)”等19個(gè)指南任務(wù)。

二． 上游制氫技術(shù)路線

雖然氫是地球上最多的元素，但自然狀態(tài)下的游離態(tài)氫卻較為匱乏，因此需要一定的制氫技術(shù)將氫氣從含氫原料中大規(guī)模制備出來(lái)，以滿足日益增長(zhǎng)的氫氣需求。目前主要的制氫技術(shù)路線有以下幾種：

1. 化石能源重整制氫

目前中國(guó)最常見的制氫方法是以煤炭、天然氣為主的石化燃料化學(xué)重整技術(shù)。煤制氫主要分為煤焦化和煤氣化兩種方式。煤的氣化技術(shù)制取氫氣是我國(guó)當(dāng)前制取氫氣最主要的方法之一，煤氣化制氫是將煤與氣化劑在一定的溫度、壓力等條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而氣化為以氫氣和CO為主要成分的氣態(tài)產(chǎn)品，然后經(jīng)過(guò)CO變換和分離、提純等處理而獲得一定純度的產(chǎn)品氫，該技術(shù)成熟高效，成本較低；天然氣制氫技術(shù)主要有:蒸汽轉(zhuǎn)化法、部分氧化法、催化裂解法、甲烷自熱催化重整法等，其中以蒸汽轉(zhuǎn)化制氫較為成熟，其他國(guó)家也有廣泛應(yīng)用。但化石能源重整制氫技術(shù)消耗儲(chǔ)量有限的化石燃料不能擺脫對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴，也會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。

2. 電解水制氫

電解水制氫技術(shù)主要有堿性水電解槽（ALK）、質(zhì)子交換膜水電解槽（PEM）和固體氧化物水電解槽（SOEC）。目前為止，工業(yè)上大規(guī)模的電解水制氫基本上都是采用堿性水電解槽制氫技術(shù)，但其電能消耗較大，制氫成本高。

質(zhì)子交換膜水電解槽（PEM）：不需要液態(tài)電解液，這很大程度上簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)過(guò)程。電解液為酸性聚合膜。該技術(shù)的主要缺點(diǎn)是隔膜使用期有限。與堿性電解法不同的是，薄膜電解是由于沒有電解液（由于更高的密度和更高的運(yùn)行壓力，需要更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)），安全性更強(qiáng)。由于相對(duì)成本高、容量小、效率低和使用期短，薄膜電解法目前不像堿性電解法一樣成熟可用，還需要進(jìn)一步改進(jìn)原料和電池堆設(shè)計(jì)來(lái)改善性能。

固體氧化物水電解槽（SOEC）：高溫電解法基于高溫燃料電池技術(shù)，是固體氧化物燃料電池(SOFC)的逆向應(yīng)用。一種典型的技術(shù)是固體氧化物電解池。固體電解質(zhì)高溫水蒸氣電解槽的操作溫度約1000℃，它由多孔的陽(yáng)極、陰極、固體電解質(zhì)和連接材料等組成。固體電解質(zhì)通常由氧化釔摻雜的氧化鋯陶瓷構(gòu)成。1000℃的高溫水蒸氣通過(guò)陰極板上時(shí)被離解為氫氣和氧離子，氧離子通過(guò)陰極板，固體電解質(zhì)到達(dá)陽(yáng)極，在陽(yáng)極上失去電子生成氧氣。

我國(guó)目前堿性水電解槽（ALK）制氫技術(shù)成熟，市場(chǎng)份額高，但在制氫效率等重要技術(shù)指標(biāo)上仍與國(guó)外存在一定差距。質(zhì)子交換膜水電解槽（PEM）技術(shù)剛剛起步，性能尤其是壽命尚缺乏市場(chǎng)驗(yàn)證，整體上落后于歐美。

另外，值得一提的是，近年來(lái)以中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所李燦院士團(tuán)隊(duì)為主導(dǎo)的“液態(tài)陽(yáng)光”能源轉(zhuǎn)化利用新機(jī)制已經(jīng)逐漸從基礎(chǔ)研究走向初步工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。“液態(tài)陽(yáng)光”是利用太陽(yáng)能等可再生能源產(chǎn)生的電力電解水生產(chǎn)“綠色”氫能，并利用產(chǎn)生的氫氣進(jìn)行二氧化碳加氫來(lái)生產(chǎn)“綠色”甲醇等液體燃料。目前，全球首個(gè)規(guī)?；ㄇ嵓?jí)）合成綠色甲醇示范裝置已經(jīng)在甘肅省蘭州新區(qū)的綠色化工園區(qū)先行先試，提供了一條從可再生能源到綠色液體燃料甲醇生產(chǎn)的全新途徑。

3. 生物制氫

生物制氫法是以生物活性酶催化為主要機(jī)理來(lái)分解有機(jī)物和生物質(zhì)制氫，其主要優(yōu)勢(shì)是來(lái)源廣且沒有污染，反應(yīng)環(huán)境是常溫常壓，生產(chǎn)費(fèi)用低，完全顛覆了傳統(tǒng)的能源的生產(chǎn)過(guò)程。目前常用的 生物制氫方法可歸納為4種：光解水、光發(fā)酵、暗發(fā)酵與光暗發(fā)酵耦合制氫。

生物制氫領(lǐng)域存在一些問題限制了其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展：（1）暗發(fā)酵制氫雖穩(wěn)定、快速，但由于揮發(fā)酸的積累會(huì)產(chǎn)生反饋抑制，從而限制了氫氣產(chǎn)量。（2）在微生物光解水制氫中，光能轉(zhuǎn)化效率低是主要限制因素。憑借基因工程手段，通過(guò)改造或誘變獲得更高光能轉(zhuǎn)化效率的制氫菌株，具有重要的意義。（3）光暗耦合發(fā)酵制氫中，兩類細(xì)菌在生長(zhǎng)速率及酸耐受力方面存在巨大差異。暗發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)酸速率快，使體系pH值降低，從而抑制光發(fā)酵制氫細(xì)菌的生長(zhǎng)，使整體制氫效率降低。如何解除兩類細(xì)菌之間的產(chǎn)物抑制，做到互利共生，是一項(xiàng)亟待解決的問題。

4. 工業(yè)副產(chǎn)氣制氫

工業(yè)副產(chǎn)制氫開發(fā)空間較大，可以在提高資源利用效率和經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)降低大氣污染。同時(shí)中國(guó)生產(chǎn)大量焦炭產(chǎn)生的焦?fàn)t煤氣，年產(chǎn)量基本穩(wěn)定在3000萬(wàn)-3500萬(wàn)噸之間的燒堿產(chǎn)生的合成氣，甲醇及合成氨工業(yè)、丙烷脫氫項(xiàng)目的合成氣都為工業(yè)副產(chǎn)提純制氫提供了大量原料，且提純成本較低。

獲取燃料氫氣的技術(shù)難點(diǎn)主要在于提純，99.999%的工業(yè)高純氫都很難達(dá)到燃料氫氣對(duì)于微量雜質(zhì)的要求。在氫氣純度上，99.99%的高純氫氣可滿足燃料氫氣99.97%的要求，但難點(diǎn)在于氫氣中的微量雜質(zhì)，尤其是CO≦0.2ppm是99.99%的工業(yè)純氫甚至99.999%的工業(yè)高純氫都難以達(dá)到的。工業(yè)氫氣關(guān)注氫氣純度，而燃料氫氣關(guān)注特定雜質(zhì)含量。CO是氫氣所含雜質(zhì)中處理難度最大的，微量CO會(huì)導(dǎo)致燃料電池催化劑Pt的中毒失活，要想達(dá)到CO≦0.2ppm的要求，就需要同時(shí)將燃料氫氣中含量要求不高的N2和Ar等雜質(zhì)一并脫除至很低的水平，結(jié)果就是損失了收率導(dǎo)致燃料氫氣成本升高。

5. 可再生能源制氫

制氫路線上由化石能源制氫逐步過(guò)渡至可再生能源制氫，大規(guī)模低成本氫氣是關(guān)鍵，利用可再生能源制取氫氣的技術(shù)近年來(lái)備受關(guān)注，研究成果和示范項(xiàng)目也在不斷涌現(xiàn)（表1）。“可再生能源+水電解制氫”潛力較大，綠色環(huán)保、副產(chǎn)高價(jià)值氧氣，并可以有效地消納風(fēng)電、光伏發(fā)電等不穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)富余波谷儲(chǔ)能，未來(lái)“可再生能源+水電解制氫”有望成為大規(guī)模制氫發(fā)展趨勢(shì)。

三． 中游儲(chǔ)運(yùn)氫氣

1. 儲(chǔ)氫技術(shù)

目前主要的儲(chǔ)氫材料與技術(shù)有高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、液體儲(chǔ)氫、固體儲(chǔ)氫等。

高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫：具有充放氫速度快、容器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)階段主要儲(chǔ)氫方式，分為高壓氫瓶和高壓容器兩大類。其中鋼質(zhì)氫瓶和鋼質(zhì)壓力容器技術(shù)最為成熟，成本較低。碳纖維纏繞高壓氫瓶的開發(fā)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫由固定式應(yīng)用向車載儲(chǔ)氫應(yīng)用的轉(zhuǎn)變。目前最常用的氣態(tài)氫儲(chǔ)存罐是鋼罐，今后的研究熱點(diǎn)是利用抗高壓輕質(zhì)復(fù)合材料罐和玻璃微球儲(chǔ)氫。

復(fù)合材料罐儲(chǔ)氫的研究重點(diǎn)是：（1）運(yùn)用新技術(shù)研究材料脆裂力學(xué)性能；（2）增強(qiáng)材料性能，降低材料成本，尤其是碳纖維；（3）發(fā)展高效、清潔（無(wú)油）1000巴的壓縮罐（可考慮利用太陽(yáng)能或廢熱的實(shí)用型氫化物壓縮罐）；（4）在車輛運(yùn)行過(guò)程中回收壓縮能的技術(shù)。

玻璃微球儲(chǔ)氫研發(fā)重點(diǎn)是：（1）開發(fā)性能更強(qiáng)的玻璃微球；（2）開發(fā)特殊的低成本生產(chǎn)技術(shù)；（3）開發(fā)氫氣滲透性最優(yōu)的涂層技術(shù)；（4）通過(guò)其他加熱方法（如磁力、電氣、微波）開發(fā)滲透控制技術(shù)。

液態(tài)儲(chǔ)氫：可分為低溫液態(tài)儲(chǔ)氫和有機(jī)液體儲(chǔ)氫，具有儲(chǔ)氫密度高等優(yōu)勢(shì)。低溫液態(tài)儲(chǔ)氫將氫氣冷卻至-253℃，液化儲(chǔ)存于低溫絕熱液氫罐中，儲(chǔ)氫密度可達(dá)70.6kg/m3，但液氫裝置一次性投資較大，液化過(guò)程中能耗較高。國(guó)內(nèi)液氫已在航天工程中成功使用。有機(jī)液體儲(chǔ)氫利用某些不飽和有機(jī)物（如烯烴、炔烴或芳香烴）與氫氣進(jìn)行可逆加氫和脫氫反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)氫的儲(chǔ)存，加氫后形成的有機(jī)氫化物性能穩(wěn)定、安全性高，儲(chǔ)存方式與石油產(chǎn)品類似。但存在反應(yīng)溫度較高、脫氫效率較低、催化劑已被中間產(chǎn)物毒化等問題。目前最有前景的液態(tài)氫儲(chǔ)存方法是：超低溫液態(tài)氫、NaBH4溶液和有機(jī)液體。

超低溫液態(tài)氫氣主要研發(fā)重點(diǎn)有：（1）開發(fā)更有效的液化方法（氫化物壓縮機(jī)、磁性和聲波冷卻等）；（2）降低成本，改進(jìn)隔熱容器；（3）開發(fā)自動(dòng)捕捉氣化燃料再液化系統(tǒng)。

NaBH4溶液的研發(fā)重點(diǎn)：（1）通過(guò)優(yōu)化反應(yīng)所需的水，研究如何達(dá)到理想的能源密度（10.9wt.%），以及開發(fā)從燃料電池中獲得水的方法；（2）開發(fā)可行的NaBO2轉(zhuǎn)移、再生和置換方法；（3）開發(fā)一種直接的硼氫化物燃料電池。

有機(jī)液體的研發(fā)重點(diǎn)有：（1）開發(fā)可低溫脫氫的有機(jī)系統(tǒng)和在可行的壓力下產(chǎn)氫；（2）研發(fā)最佳的金屬脫氫催化劑和車載系統(tǒng)；（3）研發(fā)再氫化工藝。

固體儲(chǔ)氫：是以金屬氫化物、化學(xué)氫化物或納米材料等作為儲(chǔ)氫載體，通過(guò)化學(xué)吸附和物理吸附的方式實(shí)現(xiàn)氫的存儲(chǔ)。固態(tài)儲(chǔ)氫具有儲(chǔ)氫密度高、儲(chǔ)氫壓力低、安全性好、放氫純度高等優(yōu)勢(shì)，其體積儲(chǔ)氫密度高于液氫。但主流金屬儲(chǔ)氫材料中儲(chǔ)氫率仍低于3.8wt%，重量?jī)?chǔ)氫率大于7wt%的輕質(zhì)儲(chǔ)氫材料還需解決吸放氫溫度偏高、循環(huán)性能較差等問題。國(guó)外固態(tài)儲(chǔ)氫已在燃料電池潛艇中商業(yè)應(yīng)用，在分布式發(fā)電和風(fēng)電制氫規(guī)模儲(chǔ)氫中得到示范應(yīng)用，國(guó)內(nèi)固態(tài)儲(chǔ)氫已在分布式發(fā)電中得到示范應(yīng)用。

2. 氫輸運(yùn)技術(shù)

氫運(yùn)輸方式與氫氣的存儲(chǔ)方式類似，可以分為氣態(tài)、液態(tài)和固體運(yùn)輸三種。

氣態(tài)輸運(yùn)：分為長(zhǎng)管拖車和管道運(yùn)輸兩種方式。高壓長(zhǎng)管拖車是氫氣近距離運(yùn)輸?shù)闹匾绞?，技術(shù)較為成熟，國(guó)內(nèi)常以20MPa長(zhǎng)管拖車運(yùn)氫，單車運(yùn)氫約300公斤，國(guó)外則采用45MPa纖維全纏繞高壓氫瓶長(zhǎng)管拖車運(yùn)氫，單車運(yùn)氫可提高至700公斤。管道運(yùn)輸更適用于氫氣大規(guī)模、長(zhǎng)距離運(yùn)輸，運(yùn)行壓力一般為1.0-4.0MPa，具有輸氫量大、能耗小和成本低等優(yōu)勢(shì)，但管道一次性投資較大。

液態(tài)輸運(yùn)：通常適用于距離較遠(yuǎn)、運(yùn)輸量較大的場(chǎng)合。采用液氫儲(chǔ)運(yùn)能夠減少車輛運(yùn)輸頻次，提高加氫站單站供應(yīng)能力。日本、美國(guó)已將液氫罐車作為加氫站運(yùn)氫的重要方式之一。我國(guó)尚無(wú)民用液氫輸運(yùn)案例。

固態(tài)輸運(yùn)：輕質(zhì)儲(chǔ)氫材料（如鎂基儲(chǔ)氫材料）兼具高的體積儲(chǔ)氫密度和重量?jī)?chǔ)氫率，作為運(yùn)氫裝置有較大潛力。

目前，我國(guó)氫能示范應(yīng)用主要圍繞工業(yè)副產(chǎn)氫和可再生能源制氫產(chǎn)地附近（小于200公里）布局，氫能儲(chǔ)運(yùn)以高壓氣態(tài)方式為主?！吨袊?guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》預(yù)計(jì)2030年氫能市場(chǎng)發(fā)展中期車載儲(chǔ)氫將以氣態(tài)、低溫液態(tài)為主，多種儲(chǔ)氫技術(shù)相互協(xié)同。氫的運(yùn)輸將以高壓、液態(tài)氫罐和管道運(yùn)輸共同完成。

四． 下游加氫及終端應(yīng)用

1. 加氫基礎(chǔ)設(shè)施

加氫基礎(chǔ)設(shè)施是氫能利用和發(fā)展的中樞環(huán)節(jié)，是為燃料電池車充裝燃料的專門場(chǎng)所，不同來(lái)源的氫氣經(jīng)氫氣壓縮機(jī)增壓后，儲(chǔ)存在高壓儲(chǔ)罐內(nèi)，再通過(guò)氫氣加注機(jī)為氫燃料電池車加注氫氣。加氫站作為氫能源戰(zhàn)略中十分關(guān)鍵的一環(huán)，以其氫燃料的儲(chǔ)備輻射周邊區(qū)域，使得車輛能夠及時(shí)補(bǔ)充能源，形成良好的循環(huán)，才能推動(dòng)燃料電池的發(fā)展。根據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟的數(shù)據(jù)，截止至2020年底，我國(guó)已建成運(yùn)營(yíng)加氫站127座，新增61座，顯著超過(guò)《節(jié)能與新能源汽車路線》中規(guī)劃的100座目標(biāo)。

加氫站具有三大核心裝備，為氫氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氫系統(tǒng)（國(guó)內(nèi)目前均為高壓儲(chǔ)氫系統(tǒng)）和氫氣加注機(jī)。

2. 燃料電池

2.1 燃料電池技術(shù)

燃料電池是氫能高效利用的重要途徑。氫燃料電池原理就是氫與氧結(jié)合生成水的同時(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能和熱能，該過(guò)程不受卡諾循環(huán)效應(yīng)的限制，理論效率可達(dá)90%以上，具有很高的經(jīng)濟(jì)性。燃料電池的陽(yáng)極和陰極中間有一層堅(jiān)韌的隔膜以隔絕氫氣和氧氣，有效規(guī)避了氫氣和氧氣直接接觸發(fā)生燃燒和爆炸的危險(xiǎn)。氫氣進(jìn)入燃料電池的陽(yáng)極，在催化劑的作用下分解成氫離子和電子。隨后，氫離子穿過(guò)隔膜到達(dá)陰極，在催化劑的作用下與氧氣結(jié)合生成水，電子則通過(guò)外部電路向陰極移動(dòng)形成電流。

目前，燃料電池技術(shù)主要有堿性燃料電池、磷酸燃料電池、固體氧化物燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池和質(zhì)子交換膜燃料電池。從商業(yè)應(yīng)用上來(lái)看，熔融碳酸鹽燃料電池、質(zhì)子交換膜燃料電池和固體氧化物燃料電池是最主要的三種技術(shù)路線。其中，質(zhì)子交換膜燃料電池由于其工作溫度低、啟動(dòng)快、比功率高等優(yōu)點(diǎn)，非常適合應(yīng)用于交通和固定式電源領(lǐng)域，逐步成為現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外主流應(yīng)用技術(shù)。固體氧化物燃料電池具有燃料適應(yīng)性廣、能量轉(zhuǎn)換效率高、全固態(tài)、模塊化組裝、零污染等優(yōu)點(diǎn)，常用在大型集中供電、中型分電和小型家用熱電聯(lián)供領(lǐng)域作為固定電站。中國(guó)則主要集中在質(zhì)子交換膜燃料電池和固體氧化物燃料電池領(lǐng)域開展研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。

自“十五”新能源汽車重大科技專項(xiàng)啟動(dòng)以來(lái)，在國(guó)家一系列重大項(xiàng)目的支持下，燃料電池技術(shù)取得了一定的進(jìn)展，初步掌握了燃料電池電堆與關(guān)鍵材料、動(dòng)力系統(tǒng)與核心部件、整車集成等核心技術(shù)；部分關(guān)鍵技術(shù)實(shí)驗(yàn)室水平已接近國(guó)際先進(jìn)水平，但工程化、產(chǎn)業(yè)化水平滯后，總體技術(shù)水平落后于日本、韓國(guó)等國(guó)家。具體而言，質(zhì)子交換膜燃料電池隨著終端應(yīng)用的逐步推廣，膜電極、雙極板、質(zhì)子交換膜等已具有國(guó)產(chǎn)化的能力，但生產(chǎn)規(guī)模較小；電堆產(chǎn)業(yè)發(fā)展較好，但輔助系統(tǒng)關(guān)鍵零部件產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為落后；系統(tǒng)及整車產(chǎn)業(yè)發(fā)展較好，配套廠家較多且生產(chǎn)規(guī)模較大，但大多采用國(guó)外進(jìn)口零部件，對(duì)外依賴度高。

國(guó)內(nèi)外質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

2.2 燃料電池應(yīng)用

隨著燃料電池技術(shù)的不斷成熟，相關(guān)產(chǎn)品已逐步進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段，在交通領(lǐng)域逐步應(yīng)用于汽車、船舶、軌道交通等，可降低能源對(duì)外依存度以及化石能源污染物和碳的排放。燃料電池商用車率先商業(yè)應(yīng)用，未來(lái)鋰電與燃料電池將成為互補(bǔ)關(guān)系，歐陽(yáng)明高院士曾提出“鋰離子電池更適合替代汽油機(jī)，氫燃料電池系統(tǒng)更適合替代柴油機(jī)”。氫燃料電池目前成本還達(dá)不到民用可接受的水平，相比于純電動(dòng)車和汽油車，氫燃料電池車在購(gòu)置成本和使用成本上不占優(yōu)勢(shì)，未來(lái)隨著應(yīng)用量提升，整車成本及氫氣成本均有望顯著下降，國(guó)內(nèi)技術(shù)還有很大的提升空間。

五． 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

碳達(dá)峰、碳中和戰(zhàn)略下脫碳成為全球氫能發(fā)展的第一驅(qū)動(dòng)力，低碳清潔氫成為實(shí)現(xiàn)碳中和路徑的重要抓手。

各國(guó)制氫技術(shù)路線重點(diǎn)圍繞可再生能源電解水制氫技術(shù)、化石能源制氫+CCUS（碳捕獲、利用與封存）技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目示范和產(chǎn)業(yè)布局。此外，針對(duì)燃料電池汽車終端應(yīng)用場(chǎng)景，開展氫氣純化與氫氣品質(zhì)研究工作，確保氫氣高品質(zhì)供應(yīng)。我國(guó)在CCUS技術(shù)集成、海底封存和工業(yè)應(yīng)用與國(guó)際先進(jìn)水平差距較大，且CCUS大規(guī)模示范項(xiàng)目數(shù)量和整體規(guī)模均遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家。

氫氣純化技術(shù)方面，美國(guó)與日本立足本國(guó)能源結(jié)構(gòu)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，分別聚焦小型天然氣重整制氫場(chǎng)景與氨分解重整制氫、有機(jī)液體解析氫氣場(chǎng)景，開展燃料電池車用氫氣純化技術(shù)研究，包括高效小型變壓吸附技術(shù)、有機(jī)膜分離、無(wú)機(jī)膜分離和全屬鈀膜分離技術(shù)。我國(guó)的氫氣來(lái)源廣泛，尤其是副產(chǎn)氣雜質(zhì)種類多且含量分布寬，單一純化技術(shù)路線難以滿足實(shí)際需求。尤其在燃料電池車用氫氣純化領(lǐng)域，我國(guó)起步較晚，缺乏系統(tǒng)性研究。

氫儲(chǔ)存技術(shù)方面，目前我國(guó)對(duì)儲(chǔ)氫材料的研究比較活躍，研究?jī)?nèi)容涉及到了高壓儲(chǔ)氫、碳納米管儲(chǔ)氫、新型合金儲(chǔ)氫、有機(jī)化合物儲(chǔ)氫、碳凝膠儲(chǔ)氫、玻璃微球儲(chǔ)氫、氫漿儲(chǔ)氫、層狀化合物儲(chǔ)氫等當(dāng)前國(guó)際氫儲(chǔ)存技術(shù)研發(fā)的主要方面，并在金屬氫化物儲(chǔ)氫、碳納米管儲(chǔ)氫、復(fù)雜化合物儲(chǔ)氫等方面具有優(yōu)勢(shì)。

加強(qiáng)氫燃料電池技術(shù)和氫燃料電池汽車以及相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的研發(fā)。發(fā)展氫經(jīng)濟(jì)的一個(gè)重要方面是發(fā)展氫能交通運(yùn)輸體系和氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。在氫燃料電池方面，我國(guó)可重點(diǎn)發(fā)展：大功率質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)、中低溫固體氧化物燃料電池技術(shù)、基于燃料電池的系統(tǒng)集成技術(shù)、質(zhì)子交換膜技術(shù)、電催化劑技術(shù)、先進(jìn)的膜電極組件技術(shù)、無(wú)鉑催化劑技術(shù)等。

部分參考資料：

1. 《中國(guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書2019》；

2. 鮑金成等，氫能技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)綜述，汽車文摘，2019；

3. 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃《“氫能技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)2021年度項(xiàng)目申報(bào)指南》；

4. 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃《“新能源汽車”重點(diǎn)專項(xiàng)2021年度項(xiàng)目申報(bào)指南》；

5. 開源證券《我國(guó)氫能加速發(fā)展，燃料電池氣體系統(tǒng)直接受益》，2021；

6. 《中國(guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書2020》；

7. 《中國(guó)氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)手冊(cè)》，中國(guó)氫能聯(lián)盟；

8. 《碳基能源化學(xué)》，廈門大學(xué)出版社，2021；

9. 《氫能技術(shù)調(diào)研報(bào)告》；

10. 《國(guó)內(nèi)制氫技術(shù)現(xiàn)狀調(diào)研》。