第二章 商業(yè)模式和技術發(fā)展

2．1 產(chǎn)業(yè)鏈價值鏈商業(yè)模式

2．1．1 氫能行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈

氫能產(chǎn)業(yè)鏈

氫能產(chǎn)業(yè)鏈主要包括制氫—儲氫—運氫—加氫幾個環(huán)節(jié)。

圖 氫能產(chǎn)業(yè)鏈

資料來源：資產(chǎn)信息網(wǎng) 千際投行 同花順 ifind

氫能源主產(chǎn)業(yè)鏈上游是氫氣制備、氫氣運輸儲存。上游氫氣制備，包括氯堿工業(yè)副產(chǎn)氫、電解水制氫、化工原料制氫（甲醇裂解、乙醇裂解、液氨裂解等）、石化資源制氫（石油裂解、水煤氣法等）和新型制氫方法（生物質、光化學等）等多種途徑；氫氣儲存包括氣態(tài)儲氫、液態(tài)儲氫、固態(tài)合金儲氫三種方式，氫氣運輸包括罐車運輸、管道運輸?shù)确椒ㄍ緩健?/p>

圖 中國氫氣儲運發(fā)展路線圖

資料來源：資產(chǎn)信息網(wǎng) 千際投行 中國氫能產(chǎn)業(yè)基礎設施發(fā)展藍皮書

制取氫氣目前主要的方法有化工原料制氫、石化資源制氫、電解水制氫等多種途徑。未來在氫氣制取環(huán)節(jié)，會存在兩種運營形式。第一種是中央制氫，第二種是分布式制氫。

儲氫方式有三種，分別是氣態(tài)儲氫、液態(tài)儲氫、固態(tài)儲氫。氣態(tài)儲氫是目前主流的儲氫方式。目前大范圍使用的是氣態(tài)儲氫，但是固態(tài)合金儲氫方式性能卓越，是三種方式中最為理想的儲氫方式，是儲氫科研領域的前沿方向之一。

圖 不同儲氫方式對比

資料來源：資產(chǎn)信息網(wǎng) 千際投行 

中游氫燃料電池涉及質子交換膜、擴散材料、催化劑等多種零部件和關鍵材料。

氫能源燃料電池是氫能源清潔高效利用的核心，同樣也是整條氫能源主產(chǎn)業(yè)鏈的核心所在。燃料電池主要由膜電極組（MEA）、雙極板、集流板、端板組成，其中膜電極組又是由質子交換膜、催化劑、氣體擴散層組成。

圖 年產(chǎn)1000套、10萬套燃料電池時燃料電池成本構成

資料來源：資產(chǎn)信息網(wǎng) 千際投行 DOE圖 我國氫能利用設施發(fā)展路線圖

資料來源：資產(chǎn)信息網(wǎng) 千際投行 Wind 中國氫能產(chǎn)業(yè)基礎設施發(fā)展藍皮書

下游燃料電池應用包括便攜式應用、固定式應用、交通運輸應用。

圖 燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈結構圖

資料來源：資產(chǎn)信息網(wǎng) 千際投行 Wind

氫氣應用可以滲透到能源的各個方面，除了傳統(tǒng)石化工業(yè)應用如合成氨、石油與煤炭深加工外，在新能源應用方面包括燃料電池下游各種應用。在燃料電池下游市場中，交通運輸領域裝機占到了近70％。

圖 全球加氫站分布

資料來源：資產(chǎn)信息網(wǎng) 千際投行 H2stations．org除了純電動、混合動力外，氫燃料電池汽車也是未來發(fā)展的一個重要技術路線，并且由于其在排放、續(xù)航里程、使用便利等方面的優(yōu)勢，被認為是新能源汽車發(fā)展的終極目標。與純電動汽車相比，氫燃料電池車可以真正實現(xiàn)全程零排放。

圖 氫能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈

資料來源：資產(chǎn)信息網(wǎng) 千際投行 36氪表 產(chǎn)業(yè)鏈各板塊整體發(fā)展情況

資料來源：資產(chǎn)信息網(wǎng) 千際投行 中國投資資訊網(wǎng)

2．1．2 商業(yè)模式

圖 氫能源燃應用產(chǎn)業(yè)鏈及公司

資料來源：資產(chǎn)信息網(wǎng) 千際投行 

規(guī)�；�產(chǎn)業(yè)生態(tài)涵蓋氫能源生產(chǎn)設施、環(huán)保綠色再處理設施、氫氣充裝系統(tǒng)和氫能源運用等。其次構建基于現(xiàn)代氫燃料電池汽車為核心的本地零部件配套產(chǎn)業(yè)生態(tài)，氫燃料電池汽車零部件遠多于電動汽車，實現(xiàn)本地零部件配套供應對整車擴大生產(chǎn)規(guī)模和降低成本意義重大。

下游交通領域的應用實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化、集群化和規(guī)模化發(fā)展，同時不斷擴大的應用規(guī)模催生規(guī)�；�加氫需求，帶動上中游產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展。

表 以空氣化工產(chǎn)品公司為例分析主營結構

資料來源：資產(chǎn)信息網(wǎng) 千際投行 Wind數(shù)據(jù)整理

2．2 技術發(fā)展

對國內(nèi)氫能源產(chǎn)業(yè)的各個專利申請人的專利數(shù)量進行統(tǒng)計，排名前十的氫能源公司依次為：中國石化、福田汽車、ST力帆、時代新材、陽光電源、大洋電機、泰豪科技、上海電氣、易事特、華電重工等。表 國內(nèi)專利排名前十氫能源公司

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自2016年開始，國內(nèi)氫能源專利數(shù)量迅速攀升，發(fā)明專利數(shù)量占比也同步提高。截至2019年3月，中國氫能源相關專利申請量共計658件，其中發(fā)明專利占比高達59．72％。

（1） 新型高產(chǎn)氫氣催化劑

桑迪亞國家實驗室和加利福尼亞大學主導了一項旨在降低氫燃料電池成本的研究，他們使用一種便宜的化合物構建了類似于植物葉子的不平坦表面。增大表面積有助于像鉑一樣有效地催化氫氣。該工作有助于更經(jīng)濟地使用氫燃料汽車，該工藝利用廉價的二硫化鉬。與其他二硫化鉬結構相比，漣漪“葉”增加的表面積產(chǎn)生了三倍的催化接觸點，創(chuàng)新點在于可以處理比鉑更高的溫度，而無需燒結和上膠。

（2） 新型雙原子材料氫空燃料電池將已有最高活性提高20％

iChEM研究人員、中國科學技術大學吳宇恩教授課題組與西安交通大學常春然副教授（通訊作者）等合作，成功利用雙溶劑法首次合成了一種雙原子Fe，Co固載在多孔的氮摻雜碳上的電催化劑，并將雙原子材料用于氫空燃料電池和氫氧燃料電池方面。在目前已報道非Pt催化劑中，該雙原子材料的氫空燃料電池的性能最高，并將已有的最高活性提高20％。

（3） 可電解海水并收集氫能源的“太陽能浮動平臺”方案

哥倫比亞大學的工程師們提出了一種提升效率和降低設備的氫氣制備裝置，該設備是一個可以漂浮在海面上的太陽能工作臺。研究人員開發(fā)出的不需要一層隔膜的電解水方案，意味著可以在海面上進行部署。相關研究成果已發(fā)布于《國際氫能》。

（4） 儲氫技術

高壓氣態(tài)儲氫具有充放氫氣速度快、容器結構簡單等優(yōu)點，是現(xiàn)階段主要的儲氫方式。液態(tài)儲氫具有儲氫密度高等優(yōu)勢，可分為低溫液態(tài)儲氫和有機液體儲氫。低溫液態(tài)儲氫將氫氣冷卻至－253℃，液化儲存于低溫絕熱液氫罐中，儲氫密度可達70．6kg／m3，國內(nèi)產(chǎn)能液氫已在航天工程中成功使用，民用缺乏相關標準。有機液體儲氫利用某些不飽和有機物（如烯豎、炔豎或芳香豎）與氫氣進行可逆加氫和脫氫反應，實現(xiàn)氫的儲存，國內(nèi)已有燃料電池客車車載儲氫示范應用案例。固態(tài)儲氫是以金屬氫化物、化學氫化物或納米材料等作為儲氫載體，通過化學吸附和物理吸附的方式實現(xiàn)氫的存儲。

（5） 運氫技術

氣態(tài)輸氫。高壓長管拖車是氫氣近距離輸運的重要方式，技術較為成熟。管道運輸是實現(xiàn)氫氣大規(guī)模、長距離運輸?shù)闹匾�方式。液態(tài)輸氫。液態(tài)輸氫通常適用于距離較遠、運輸量較大的場合。日本、美國已將液氫罐車作為加氫站運氫的重要方式之一。我國僅在航空航天有運用液氫技術、固態(tài)輸氫、輕質儲氫材料（如鎂基儲氫材料）兼具高的梯級儲氫密度和質量儲氫率，作為運氫裝置具有較大潛力。

圖 世界氫能技術發(fā)展進程

資料來源：資產(chǎn)信息網(wǎng) 千際投行 OFweek氫能網(wǎng)

表 中國氫能與燃料電池行業(yè)技術進展

資料來源：資產(chǎn)信息網(wǎng) 千際投行