第二章 商業(yè)模式和技術(shù)發(fā)展

2．1 產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)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(chǔ)氫—運(yùn)氫—加氫幾個(gè)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(yùn)輸儲(chǔ)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(zhì)、光化學(xué)等）等多種途徑；氫氣儲(chǔ)存包括氣態(tài)儲(chǔ)氫、液態(tài)儲(chǔ)氫、固態(tài)合金儲(chǔ)氫三種方式，氫氣運(yùn)輸包括罐車運(yùn)輸、管道運(yùn)輸?shù)确椒ㄍ緩健?/p>

圖 中國氫氣儲(chǔ)運(yùn)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(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)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(huì)存在兩種運(yùn)營形式。第一種是中央制氫，第二種是分布式制氫。

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

圖 不同儲(chǔ)氫方式對比

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中游氫燃料電池涉及質(zhì)子交換膜、擴(kuò)散材料、催化劑等多種零部件和關(guān)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(zhì)子交換膜、催化劑、氣體擴(kuò)散層組成。

圖 年產(chǎn)1000套、10萬套燃料電池時(shí)燃料電池成本構(gòu)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(shè)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(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)皮書

下游燃料電池應(yīng)用包括便攜式應(yīng)用、固定式應(yīng)用、交通運(yùn)輸應(yīng)用。

圖 燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)圖

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氫氣應(yīng)用可以滲透到能源的各個(gè)方面，除了傳統(tǒng)石化工業(yè)應(yīng)用如合成氨、石油與煤炭深加工外，在新能源應(yīng)用方面包括燃料電池下游各種應(yīng)用。在燃料電池下游市場中，交通運(yùn)輸領(lǐng)域裝機(jī)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(dòng)、混合動(dòng)力外，氫燃料電池汽車也是未來發(fā)展的一個(gè)重要技術(shù)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(rèn)為是新能源汽車發(fā)展的終極目標(biāo)。與純電動(dòng)汽車相比，氫燃料電池車可以真正實(shí)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(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈及公司

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規(guī)模化產(chǎn)業(yè)生態(tài)涵蓋氫能源生產(chǎn)設(shè)施、環(huán)保綠色再處理設(shè)施、氫氣充裝系統(tǒng)和氫能源運(yùn)用等。其次構(gòu)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(yuǎn)多于電動(dòng)汽車，實(shí)現(xiàn)本地零部件配套供應(yīng)對整車擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模和降低成本意義重大。

下游交通領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化、集群化和規(guī)�；�發(fā)展，同時(shí)不斷擴(kuò)大的應(yīng)用規(guī)模催生規(guī)模化加氫需求，帶動(dòng)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(jié)構(gòu)

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2．2 技術(shù)發(fā)展

對國內(nèi)氫能源產(chǎn)業(yè)的各個(gè)專利申請人的專利數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，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(shí)代新材、陽光電源、大洋電機(jī)、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(guān)專利申請量共計(jì)658件，其中發(fā)明專利占比高達(dá)59．72％。

（1） 新型高產(chǎn)氫氣催化劑

桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室和加利福尼亞大學(xué)主導(dǎo)了一項(xiàng)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(gòu)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(jì)地使用氫燃料汽車，該工藝?yán)�用廉價(jià)的二硫化鉬。與其他二硫化鉬結(jié)構(gòu)相比，漣漪“葉”增加的表面積產(chǎn)生了三倍的催化接觸點(diǎn)，創(chuàng)新點(diǎn)在于可以處理比鉑更高的溫度，而無需燒結(jié)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(xué)技術(shù)大學(xué)吳宇恩教授課題組與西安交通大學(xué)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(bào)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(dòng)平臺(tái)”方案

哥倫比亞大學(xué)的工程師們提出了一種提升效率和降低設(shè)備的氫氣制備裝置，該設(shè)備是一個(gè)可以漂浮在海面上的太陽能工作臺(tái)。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(jìn)行部署。相關(guān)研究成果已發(fā)布于《國際氫能》。

（4） 儲(chǔ)氫技術(shù)

高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫具有充放氫氣速度快、容器結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)階段主要的儲(chǔ)氫方式。液態(tài)儲(chǔ)氫具有儲(chǔ)氫密度高等優(yōu)勢，可分為低溫液態(tài)儲(chǔ)氫和有機(jī)液體儲(chǔ)氫。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，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(guān)標(biāo)準(zhǔn)。有機(jī)液體儲(chǔ)氫利用某些不飽和有機(jī)物（如烯豎、炔豎或芳香豎）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，國內(nèi)已有燃料電池客車車載儲(chǔ)氫示范應(yīng)用案例。固態(tài)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，通過化學(xué)吸附和物理吸附的方式實(shí)現(xiàn)氫的存儲(chǔ)。

（5） 運(yùn)氫技術(shù)

氣態(tài)輸氫。高壓長管拖車是氫氣近距離輸運(yùn)的重要方式，技術(shù)較為成熟。管道運(yùn)輸是實(shí)現(xiàn)氫氣大規(guī)模、長距離運(yùn)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(yuǎn)、運(yùn)輸量較大的場合。日本、美國已將液氫罐車作為加氫站運(yùn)氫的重要方式之一。我國僅在航空航天有運(yùn)用液氫技術(shù)、固態(tài)輸氫、輕質(zhì)儲(chǔ)氫材料（如鎂基儲(chǔ)氫材料）兼具高的梯級儲(chǔ)氫密度和質(zhì)量儲(chǔ)氫率，作為運(yùn)氫裝置具有較大潛力。

圖 世界氫能技術(shù)發(fā)展進(jìn)程

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表 中國氫能與燃料電池行業(yè)技術(shù)進(jìn)展

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