中国氢燃料电池产业链短板在哪里？

 

氢能是公认的清洁能源，世界各国都制定了氢能发展规划。中国方面，自推动加氢站建设被写入政府工作报告后，国内氢燃料电池产业迎来新一轮发展高潮。要推动发展，就要清楚现状。中国氢燃料电池产业现状如何？与国际先进相比，中国氢能产业的优势和劣势分别是什么？

 

6月28日，由上海智能新能源汽车科创功能平台编写的《长三角氢能与燃料电池汽车创新发展白皮书》（下称《白皮书》）对国内氢燃料电池产业集群分布、产业链发展以及问题与挑战进行了全方位介绍。

 

《白皮书》显示，中国氢能源市场规模已居世界首位，2018年产氢量超过900万吨。但短板也十分明显，例如国内氢的储运成本高、产业链相对落后；燃料电池领域核心技术仍未完全突破；部分核心零部件尚未产业化；加氢站建设成本高；氢燃料电池汽车市场认可度不高等。

 

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中国氢燃料电池汽车保有量位居第二

 

国内企业对发展燃料电池汽车的热情极大。截至2018年，中国市场有41家整车厂商参与了氢能燃料电池汽车的生产制造，市场上已有56款燃料电池汽车车型，25家燃料电池系统集成商，20多个省市发布相关政策和规则，25座在运营的加氢站以及45座在建加氢站，仅2018年氢燃料电池产业相关投资及规划资金已超过850亿元。有数据显示，美国燃料电池汽车保有量为6457辆，位居第一；中国氢燃料电池汽车保有量为3428辆，位居世界第二。

 

产业链方面，中国在制氢领域相对领先，中国在氢能源的整体市场规模上已居世界首位。《白皮书》显示，2018年中国制氢超过900万吨，涉及产值超过 160 亿美元，而同期美国为 430 万吨，产值 115 亿美元。

 

天然气制氢

 

根据《白皮书》数据，中国化石燃料平均制氢成本目前控制在2.6美元/公斤左右，在化石燃料制氢领域处于领先地位，但能源消耗及碳排放问题比较突出，长期将难以满足日益严苛的环保要求，需要向新能源制氢领域发展。

 

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中国氢气储运产业链仍在追赶国际先进

 

发展氢燃料电池首选要解决氢源问题，其次便是氢的储运。与电力不同，氢的储、运难度较大。

 

目前来看，在氢的运输方面有两种方式，一种是通过车、船等运输工具运输，另一种是管道运输。除了日韩由于地域较小，以氢气拖车、液氢罐车作为主要运氢手段外，其余主要市场均采用大规模管道运输。根据《白皮书》数据，北美输氢轨道全长已超过 2600 公里，占全球输氢管道总长的57%，欧洲低压输氢管道亦达到 1500公里以上，占全球输氢管道总长的 35%。中国幅员辽阔，显然更适合管道运输。但目前中国具规模的管道只有两个，长度分别为25公里和43公里，规模很小，相对较为落后。

 

在储氢领域，中国技术储备也落后明显。《白皮书》指出，日韩、北美、欧洲均开始以70MPa IV型储氢瓶为主流设备，同时在技术研发领域持续发力，目前日韩在储氢材料专利申请数量上遥遥领先于其他国家，占据整体专利数的60%，北美和欧洲分别为17%和5%。中国目前储氢瓶仍然以35MPa III 型为主，70MPa III型瓶国内目前已有企业正在研发或已具备量产的能力，但IV 型仍未投入使用。

 

氢能燃料电池能源产业链现状对比

 

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中国在燃料电池系统领域仍落后

 

在汽车系统层面，中国无论在电池系统的底层技术还是系统集成领域，均处于追赶状态。《白皮书》显示，中国在燃料电池系统性能和总成本控制上仍存在较大差距，许多零部件如气体扩散层、质子交换膜、密封件国内无量产。催化剂、膜电极、双极板虽然能够实现国产化，但性能和成本仍有差距，技术仍处于示范应用阶段，距离产业化落地距离较远。

 

比如在氢燃料电池系统核心的电堆领域，中国在功率密度、最低启动温度、铂载量这三个核心参数上较为落后。日韩企业在这个领域世界领先，可以实现体积功率密度超过 3kW/L、最低启动温度达到-37℃，催化剂铂载量控制在0.175g/kW的水平，并且有进一步降低的趋势。国内则是体积功率密度刚超过2kW/L、最低启动温度在-20℃、催化剂铂载量在0.4g/kW。

 

HYMOD-300型车用燃料电池电堆模块

 

产业链上很多核心零部件也还无法实现国产，或是产品与国外水平相差甚远。如燃料电堆中的催化剂、质子交换膜等优质技术和产品长期被国外公司垄断，国内仍处于实验室阶段；加氢设备中的压缩机、加氢机等也长期依赖进口。

 

在膜电极领域，中国除了少数企业具备规模化生产能力外，大部分企业仍然是半手工生产，并且在功率密度、电流密度和动态工况寿命上与国外领先水平存在较大差距。

 

除此之外，在氢能燃料电池系统的其他领域，如空压机、加湿器、氢循环系统、双极板等，国内整体仅有部分实验性或小批量产品，距离产业化仍然有较长一段路要走。

 

氢能燃料电池汽车产业链现状对比

 

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基础设施落后和认识不足制约产业发展

 

产业链发展落后与基础设施落后及政府、民众对燃料电池产业的认识不足也有直接关系。《白皮书》指出，基础设施落后和地方政府、民众对燃料电池认识不足，在一定程度上制约了燃料电池产业的发展。在续航和充能时间上，燃料电池使用与燃油车相差无几，且比电动汽车有较大的优势，但加氢站的加油站分布和规模与加油站相去甚远，随着充电桩建设数量的不断增加，电动车充能便利性也大大高于燃料电池汽车。激发最下游的消费端，带动全产业链的发展是新兴产业发展的关键，而充能基础设施建设是燃料电池应用领域便利性的重要保障。

 

上海化工区加氢站

 

一方面，国家层面给予燃料电池一定的重视，但部分地方政府对该技术不了解、不认同，将制氢、储运、加氢站建设等项目盲目划分至“危险项目”、“污染行业”等，增大了产业链落地阻碍。另一方面，行业内普遍缺乏对燃料电池产业发展的正确认识，许多社会资本、政府基金均处于观望阶段，事实上国内部分高校、机构和企业已具有了一定的技术水平，但缺乏商业化的平台，拖慢了产业化进程，也影响了燃料电池全产业链落地速度。

 

此外，民众对燃料电池汽车知之甚少，接受度和认可度较低，也制约了产业化发展的进程。

 

不过，根据《白皮书》预测，2020年后中国燃料电池逐渐接近产业化，电池系统成本将逐渐与国际水平的差距减小，燃料电池汽车将是氢燃料电池产业链上产值和规模最大的细分领域，到2022年氢能燃料电池汽车的规模将超过百亿。届时，中国市场将会成为燃料电池在国际上的主要市场。（完）