氢能与氢燃料电池产业链概述

1、氢能及氢燃料电池产业链概述2018年3月20日目录一、氢能产业链二、氢燃料电池产业链（一）制氢（二）储运氢（三）加氢站（四）氢燃料电池（五）氢燃料电池汽车三、总结、氢能产业链氢能，出，资源丰富，来源多样，可储存，可再生，热值 高，清洁无污染，是唯一的同时满足资源、环境、可持续 发展要求的新能源，很可能成为二十一世纪的终极能源（氢的同位素：気、1H,宛、2H,氟、3H） o氢能产业链包括：制氢、储运、加氢、氢气应用。制氢是 基础，储运和加氢是氢气应用的核心保障。氢能产业链构成1、氢燃料电池产业链氢能利用的核心媒介是氢燃料电池。氢+氧 -燃料电池 水+电流+热量 化学总反应式：2H2 +02 =2

2、H2O +电4热氢燃料电池产业链包括：制氢、储运氢、加氢站、 氢燃料电池系统、各项应用。氢燃料电池产业链构成膜电极碳布/碳网催化剂质子交换膜源氢能制运氢储加氢站燃料电池系统双极板密封圈J气体扩散层端板应用系统辅件空压机增湿器氢循环系统DC/DC固定式电源便携式电源（一）制氢氢是二次能源，都是通过一次能源转化而 来。目前常用的制氢方法：化石燃料制氢、工 业尾气副产氢回收、热分解制氢、电解水 制氢。制氢方式光解水生物质气化氨分解甲醇裂解合成氨驰放气焦炉气氯碱副产氢石油制氢天然气制氢煤气化制氢氢气化石燃料制氢1含氢尾气副产氢回收I1高温分解制氢I1其他制氢方式|各种制氢方式的优缺点制氢方式优点缺点备

3、注化石燃料制氢技术成熟、成本低、适合大规 模制氢排放量高、气体杂质 多需提纯我国现阶段氢 气主要来源含尾气、副产 氢回收成本低、来源广泛、提纯技术 成熟、回收过程碳排放量低、 环境友好、适合大规模制氢提纯工艺相对复杂我国氯碱工业、 焦炉煤气副产氢资源丰富化学热分解制 氢转化率高、原料易得、工艺简 单成本高需要经过高温 裂解水电解制氢技术成熟、产氢杂质少、电力 资源丰富、制氢过程碳排放量 低、环境友好能耗高，有能量损失、 成本较高、减排效果 受电力来源结构影响利用核能、风 能、水能、太 阳能等可再生 能源，水电解 制氢将清洁无 排放生物质气化制 氢、光解水制 氢环境友好、原料丰富尚未实用化、转化

4、率 低、成本高还处于科研阶 段电解水制氢相关企业及性能企业工艺设备制氢能力 (Nm3/hH2)电耗(kwh/Nm3 H2)氢气纯度 (%)中船718所碱性水电解制氢16004.6099.99天津市大陆制氢碱性水电解制氢0.1100099.99苏州竞立碱性水电解制氢21000 2、4、6、10、1001045无人机、备用电源南通泽禾50、 175-20-40发电系统、备用电源浙江南都5050/1050通信基站氢燃料电池系统核心零部件 1电堆(Galvanic pile),分为水冷电堆和空冷电堆。一 般空冷电堆用于小型化设备中，如上海攀业、江苏清能生 产的空冷电堆，功率、体积较小。 2、膜电极(M

5、embrane Electrode Assemblies ),通常由 气体扩散层、质子交换膜、催化剂通过热压工艺制成，是 氢燃料电池技术的核心。目前我国的膜电极功率密度最高 达到l.OW/cm2,-国际水平的1.8W/cm2 ,仍有差距。 3、催化剂(Fuel-cell catalyzer),具有加速电极交换界面 电荷转移反应的催化作用，具有导电性好、耐腐蚀性、催 化活性高的特点。钳(Pt)是氢燃料电池电堆中应用最多 的催化剂，但钳很稀缺，价格咼(193兀/克)，低钳和非 钳催化剂成为下一步催化剂研究开发的重点。4、质子交换膜质子交换膜(Proton Exchange Membrane )，是

6、氢燃料电池的心脏，具有为电解质提供氢离子通道和隔离两极反应气休，防止它们直接产生作用的双重作用。其类型包括：全氟磺酸膜、非全氟化膜、无氟化膜和复合膜,其中全氟磺酸膜是主流，主要供应商是美国杜邦公司。为降低成本，加拿 大Ballard公司也开发/部分氟彳匕巔。山东东岳彙团20101主研変了全氟磺酸膜，实现国产化，打破了美国、日本长期的垄断。各类质子交换膜的优缺点类型优点缺点全氟磺酸膜 (主流)机械强度高，化学稳定性好，在湿度大的条 件下导电率高；低温时电流密度大，质子传 导电阻小高温时膜易发生化学降解，质 子传导性变差；单体合成困难， 成本高；用于甲醇氢燃料电池 时己发生甲醇渗透非全氟效率高；单

7、电池寿命提高；成本低氧溶解度低无氟化膜电化学性能与Nafion相似；环境污染小； 成本低化学稳定性较差；很难同 时满足高质子传导性和良 好机械性能复合膜可改善全氟磺酸膜导电率低及阻醇性差 等缺点，赋予特殊功能；成本较低制备工艺复杂，有待改善5、双极板双极板(Bipolar Plate )，是质子交换膜氢燃料电池的 关键零部件，影响电池的性能和成本，是制约氢燃料电 池产业化的瓶颈之一。其类型分为：金属双极板、石墨 双极板、复合双极板。迄今使用最广发的是石墨双极板， 但是他制备加工工艺复杂，成本较高，不适合批量生产。三类双极板对比优点导热性强，耐腐蚀导电和导热性能强，易加 工，质量轻、体积小、易

8、密封组装，成本低易加工、成本低、结缺点加工周期长，组装较困 难，成本较高易腐蚀导电、导热性能略低代表企业上海神力、上海弘枫、 杭州鑫能、淄博联强碳素、江阴沪江大连新源动力大连新源动力、北京 氢璞创能石墨双极板复合双极板金属双极板6、氢燃料电池系统辅件氢燃料电池系统辅件，包括空压机、增湿器、氢循环系统、DC/DC （直流 直流电转换器）。目前空压机和DC/DC 有国内产品，北京亿华通能生产DC/DC, 佛山广顺能生产空压机。但加湿器、 氢循环系统我国处于空白状态，全部 依赖进口。我国氢燃料电池系统总体评述我国氢燃料电池的功率密度、低温冷启动、寿命等关 犍性能指标；生产成本还与国外先进求平彳乃看差

9、距。 我国氢熔料电池关饌零部件主要依赖进口，价格高昂, 昱我国氢燃疵电池苗短板。特别是：质子交换膜，国外巨头形成垄断，如美国D叩ont、WLCore； 3M;比利时Solvay等，国內已经开发出复合膜，山东东岳、新源 动另、武汉理工；碳纸，Ballard Toray、SGL等已形成流水线生产，国內大规模 无批量生产和应用；密封胶，德国汉高、日本三健形成垄断；加湿器，主要由美国、加拿大、德国的厂商提供，国內空白；氢循环系统，美国Park公司开发的氢循环泵可用于不同的车型， 国內空白。（五）氢燃料电池汽车国际上日本、韩国在氢燃料电池乘用车应用领域走在世界前列，丰田（Mirai，2014年12月）、

10、现代（NEXO, 2017年）氢燃料电池乘用车，已经问世我国目前已经研发出氢燃料电池汽车有乘用车、客车、 物流车、观光车、场地车等不同类型。上汽集团、北汽 新能源、长安汽车、长城汽车、奇瑞新能源、陆地方舟、 青年汽车等大小车企都积极布局氢燃料电池汽车，不同 车型已经问世。各地氢燃料电池汽车示范运用情况示范项目.时间运营车辆上海世博会201070辆轿车、3辆客车、100辆微型车广州亚运会201060辆观光车深圳大运会201160辆乘用车25个城市新能源汽车万里行201460辆乘用车北京201710辆客车北京张家口20172辆客车佛山-云浮20175辆客车佛山伝浮2018300辆客车北京201810辆客车、5辆物流车郑州20183辆客车盐城20185辆客车上海201816辆客车、41辆乘用车、30辆物流车佛山20182辆客车氢燃料”总结氢能及氢燃料电池产业目前是一片蓝海，各地方 政府和企业正在加紧布局，产业链不断完善，规 模初显，是21世纪朝阳产业。同时还应看到氢能及氢燃料电池产业化、商业化 之路还很漫长