一、氢能的特点、优势与安全问题
氢能是全球能源技术革命和产业发展的重要方向。氢能是指氢在化学变化过程中释放的能量，可用于交通运输、储能、发电等多个领域，是推动化石燃料清洁利用并最终向可再生能源转型的理想桥梁，也是实现全球碳减排的重要路径。“氢经济”作为氢能的规模化应用概念始于1970年，氢能迄今发展已涉及氢的制、储/运/加、用三个环节的众多产业。据世界氢能委员会预测，2050年全球终端能源需求中氢能占18%，氢能市场规模超过2.5万亿美元，凸显了“氢经济”在世界能源转型中的重要角色和潜在市场及价值。美国、欧盟、日本、韩国等发达国家和地区，无一例外都非常重视氢能的发展，相继制定了氢能产业发展战略和政策，企业参与度高。中国政府也长期重视氢能产业发展，吸引了众多汽车、能源和金融公司涉足氢能相关业务，与世界一起形成了多产业协同创新发展的氢经济新格局。
（一）氢能的特点与优势
氢能作为一次能源和终端能源消费的中间纽带，属于二次能源，具有以下突出优势。首先，氢气的热值是除核燃料外所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的（143MJ/kg），是汽油的3倍。其次，氢的转化产物仅为水，没有传统燃料利用所产生的污染物及碳排放，是完全清洁的二次能源。再者，氢能利用不需对现有技术装备作重大的改造即可通过燃烧产生机械功，或通过氢燃料电池实现最高90%以上的综合转化效率。最后，氢能的可存储性较电能具有独特的优势，特别是在长周期、大容量的储能应用场景拥有较大优势。同时，氢气的密度小于空气，扩散系数是汽油的12倍，在开放空间中安全可控。总之，基于氢燃料电池实现电、热、汽之间的高效率转换是一次可再生能源利用的最佳桥梁，该过程完全无排放，在做功、发电、供热等领域都将起到举足轻重的作用。
就氢能在交通运输和发电领域的应用前景来看，氢燃料电池的技术优势明显。第一，氢燃料电池的大功率特性适用于重型货运车、公交车等重载场景；第二，从能量密度来看，氢燃料电池的现有能量密度已高于锂离子电池；第三，从续航能力来看，目前燃料电池的续航性能已强于锂离子电池，燃料电池车的续航里程已大于600km；第四，从燃料补充时间来看，燃料电池车快于锂离子电池车，燃料补充时间仅需3min到20min。氢能作为一种清洁环保、储存便利的二次能源，在多种领域都拥有独特的应用价值。利用氢能的可储存性与氢燃料电池的大功率特性，将氢能应用于汽车、船舶、航空、轨道交通等领域，可填补目前长距离、高负载交通中新能源终端的空缺，推动交通能源清洁化；其次，氢能作为可存储的能源载体，能承担可再生能源、传统电网等能源系统的存储和调峰功能，进而提高能源系统的利用效率；再者，基于用氢过程中零排放的优点，将氢能应用于分布式发电、热电联供等系统，为建筑提供绿色的电和热，推动建筑用能绿色化；最后，氢能不仅可作为炼化、钢铁、冶金等领域的高效能源，还可发挥自身的化学性质在传统工业实现加氢反应或加氢燃烧等，这种绿氢原料的应用将减少工业碳排放。
（二）氢的安全问题
氢气具有燃点低、爆炸区间范围宽和扩散系数大等特点，在我国长期以来被作为危化品管理。氢气是已知密度最小的气体，比重远低于空气，扩散系数是汽油的12倍，发生泄漏后极易消散，不容易形成可爆炸气雾，爆炸下限浓度远高于汽油。因此，在开放空间情况下，氢气是安全可控的。在受限空间（如地下停车场等）的泄漏扩散规律仍有待深入研究。
二、国际氢能产业概况
2017年11月国际氢能源委员会发布了全球首份氢能源未来发展趋势调查报告。报告中预测，到2050年，氢能将占世界终端能源消耗的20%，全年的CO2排放量能够较现在减少约60亿吨，能够承担将全球变暖控制在2℃以内所需CO2减排量中的约20%。
2021年11月，国际能源署（IEA）发布《全球氢能评估报告2021》指出，氢能将在全球能源转型中发挥关键作用。报告强调，氢能尤其在难减排的行业（如化工、钢铁、长途卡车运输、海运和航运等行业）具有重要应用潜力；全球到2030年需投资1.2万亿美元，以构建全球氢能市场，实现全球净零排放。
2020年，全球氢气需求量达到9000万吨，几乎全部用于工业炼油和其他应用，且几乎完全通过化石燃料生产，给全球带来了近9亿吨CO2排放量。有迹象表明，过去5年，全球电解槽产能翻了一番，到2021年中旬达到300多兆瓦。目前全球正在开发的350个电解水制氢项目，到2030年将实现氢供应量超过800万吨。尽管发展显著，但这一数字仍远低于IEA《全球能源部门净零排放路线图》中设定到2050年实现净零排放发展的需求，即氢气供应量需要达到8000万吨。
目前，全球16个利用碳捕集、利用和封存（CCUS）技术制氢项目已投运，每年可生产70万吨氢气。另外50个制氢项目正在开发中，预计到2030年，每年氢能产量将增加到900万吨以上。加拿大和美国利用CCUS技术在化石燃料制氢领域处于全球领先地位，占全球产能的80%以上。
自2008年以来，由于技术进步和燃料电池汽车（FCEVs）销量的增加，燃料电池汽车制造成本下降了70%。在韩国、美国、中国和日本的努力下，投运的燃料电池汽车数量从2017年的7000辆增加到2021年中旬的超过4.3万辆，增长幅度达到6倍以上。
此外，在工业部门，氢是工业脱碳的一个重要支柱，尽管大多数突破性技术仍处在萌芽阶段。
三、中国氢能技术概况分析
我国生物质制氢和太阳能光解水制氢等技术路线仍处于实验和开发阶段，尚未达到工业规模制氢要求。我国热化学与工业副产提纯制氢技术及装备发展成熟，与国外先进技术水平相当；电解水制氢方面，碱性电解槽制氢技术处于世界一流水平，质子交换膜（PEM）和高温固体氧化物电解水技术相对落后。我国已经初步掌握氢燃料电池堆及其关键材料、动力系统、整车集成和氢能基础设施等核心技术，基本形成氢能研发、制备、储运、应用等完整产业链。产业链上下游协作意识增强，不同环节企业战略合作行动显著增加。虽与国际领先梯队存在一定差距，但已经初步具备产业化条件。目前，我国乘用车燃料电池寿命超过5000小时，商用车燃料电池寿命已超过10000小时，基本满足车辆运行条件；氢燃料电池汽车发动机功率密度已达到传统内燃机的水平，电堆比功率达到3.0kW/L，多项性能指标已接近国际先进水平；基于70MPa储氢技术，氢燃料电池汽车续驶里程达到750公里；氢燃料电池低温启动温度达-30℃，车辆整体适用范围基本达到传统车水平。燃料电池汽车现在已经进入商业化导入期，可在低速短程和远距离运输方面与纯电动汽车互为补充。高压气态储氢是目前应用最广泛的储氢方式，采用增压设备将氢气压缩到耐高压的容器中。20/25MPa钢质氢瓶广泛应用于工业氢气运输，45MPa储氢瓶制备技术也成功应用于国内近10个加氢站中使用，国际最先进的气态储氢已经达到70Mpa，我国在70Mpa储氢方面主要在氢瓶的材料方面相对落后。但钢制氢瓶运输效率低，较适用于加氢站的固定储氢装备。液氢的质量密度和体积密度远高于高压气态储氢，是理想的储氢方式。在低温的特性下，可将杂质固体化，得到99.999%以上的超纯氢，进而维护燃料电池效能使其寿命延长。与高压气态储氢及液态储氢相比，固态储氢具有体积储氢密度高、无需高压和隔热容器、安全性好等优点，特别适合于体积要求较为严格的场合；国外已在燃料电池潜艇中商业运用，在分布式发电和风电制氢规模储氢中得到示范应用，国内主要在分布式发电中示范应用。有机液体储氢材料技术具有体积储氢密度大、常温常压下储运安全可靠且脱氢响应速度快等优点。
产业链制氢环节，理论上来讲，任何绿色的发电企业都能制氢，因为最环保的方式就是电解水，有电就行，保证电的来源就行，其中中石化和隆基股份是走在最前面的，而考虑到当前的主要氢气来源是灰氢，以及三桶油在国家的能源行业中的地位，相信未来制氢环节应该是中石化为龙头，隆基股份等风光电企业为辅的格局。氢能里面还有一个绕不开的企业，美锦能源，美锦能源在氢能源领域进行了全产业链的布局，参股投资的子公司飞驰汽车是国内最大的氢燃料电池客车企业，另外子公司鸿基创能掌握了燃料电池的核心技术，形成了从制造氢气，建设加氢站，膜电极，电堆到整车的燃料电池全产业链。这里有个问题，电堆技术的迭代发展，是一个竞速游戏，目前国内的企业相当多的都是买巴拉德的电堆专利，美锦能源投入巨资来研发自己的电堆系统，绝对是有长远意义的，但一旦巴拉德率先推出下一代的产品，那美锦前期的投资与回报就会不成比例，如果作为竞争对手巴拉德不卖给美锦能源下一代的技术专利，美锦的整个产业链就会显入僵局。因为这种高科技的系统，新一代的推出，会逼迫老一代产品大幅度降价甚至是完全没法用，因为新的不仅性能优越，寿命长，而且成本还更低。贵研铂业是贵金属的龙头公司，主要的业务铂系金属的深加工，铂是燃料电池主要阳极催化剂的原料，是构成电池成本最贵的部分。催化剂是膜电极的关件才道关键材料之一，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，国内目前参遇到该领域的厂商基本上就贵研铂业一家，只要是想氢能发电，就需要催化剂。再有就是在氢气的运输、保存、加注等环节必须得有冷却装备，雪人股份是制冷设备的龙头，压缩机技术也是在全球领先，而且公司为了技术升级，进行了多次的海外并购，参与了瑞典、美国等公司，涵盖了燃料电池，空压机，电堆，氢气循环泵，水电解制氢设备，加氢站建设，以及成套设备氢燃料电池，拥有完整的氢能源产业链。
