楊曜光

（西安衛(wèi)光氣體有限公司，陜西 西安 710065）

1 氫能源產業(yè)鏈對下游鋰電池技術研發(fā)影響

氫能源主產業(yè)鏈包括上游氫氣制備、氫氣運輸儲存、動力鋰電池應用等多個環(huán)節(jié)。

氫氣制備包括氯堿工業(yè)副產氫、電解水制氫、化工原料制氫(甲醇裂解、乙醇裂解、液氨裂解等)和新興制氫方法(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，運輸管道運輸?shù)确椒ㄍ緩健?/p>

動力鋰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；

燃料電池應用包括便攜式應用、固定式應用、交通運輸應用[1]。

在氫能產業(yè)鏈上，我國氫能上游產業(yè)具備一定優(yōu)勢，制氫規(guī)模已居世界首位，利用礦產資源制氫和堿性電解水制氫方面具有特色和優(yōu)勢[2]。

但在可再生能源制氫技術等方面與國外相比有較大差距；我國固定式高壓儲氫技術和固態(tài)儲氫材料研究處于國際先進水平，但在高壓儲氫及氫運輸方面仍落后于國外先進技術，難以滿足商業(yè)化條件。

基礎設施加氫站數(shù)量方面，從國家的角度來看，2018年日本憑借96座加氫站位居全球第一；德國和美國分別排名第二和第三，但在加氫站數(shù)量擁有量上同日本的差距依然較大。但日、德、美三個國家加氫站共有198座，占全球總數(shù)的54%，也顯示出了三國在氫能與燃料電池技術領域的快速發(fā)展及絕對領先地位。此外，中國加氫站數(shù)量為23座，排名也相對靠前，位居全球第四。

2 清潔能源開發(fā)彌補鋰電池行業(yè)發(fā)展短板

盡管氫能是最清潔的能源，成為能源領域一顆冉冉升起的新星，但不可否認的是氫能的產業(yè)化和商業(yè)化目前仍然面臨著許多阻礙。其中，最大的阻礙有以下兩點：

一是氫能使用便利度不夠高，導致燃料電池汽車使用的局限性非常大。作為氫能商業(yè)化的關鍵性基礎設施，加氫站的發(fā)展決定了燃料電池工業(yè)發(fā)展的上限。截至2018年底，我國仍在運營的加氫站僅23座，過少的加氫站數(shù)量非常不利于燃料電池工業(yè)上的普及推廣。

二是氫能利用綜合成本過高。作為一種新興的清潔能源，氫能在中國離獲得成本優(yōu)勢還有很遠。特別是在分布式使用的場景下，由于技術不成熟且產量稀少，燃料電池在工業(yè)上的生產、維護成本高，而氫氣的制備、運輸、儲存成本同樣較高，也就提升了燃料電池的使用成本。因此，高昂的成本也成為阻礙我國氫能發(fā)展的另一大阻礙。

而行業(yè)要想跨過這兩道阻礙，離不開國家政策上的支持。從政策上面來看，進入21世紀后，中國及全世界主要發(fā)達國家均制定了發(fā)展規(guī)劃，近10年來相關政策持續(xù)推出，2019年更是首次寫進了《政府工作報告》，要求“推動充電、加氫等設施建設”。

得益于國家的政策利好及支持，中國的燃料電池技術已初步掌握了整車、動力系統(tǒng)與核心部件的核心技術，基本建立了具有自主知識產權的燃料電池機械動力系統(tǒng)技術平臺。在產業(yè)鏈配套方面，我國初步形成了燃料電池發(fā)動機、動力電池、DC/DC變換器、驅動電機、供氫系統(tǒng)等關鍵零部件的配套研發(fā)體系，實現(xiàn)了小批量動力系統(tǒng)與整車的生產能力。

2019年6月，由國家能源集團牽頭，聯(lián)合17家企業(yè)、高校和研究機構發(fā)起的中國氫能源及燃料電池產業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟發(fā)布了《中國氫能源及燃料電池產業(yè)白皮書》，提出了中國氫能及燃料電池產業(yè)總體目標。

根據(jù)白皮書公布的目標，氫能將成為中國能源體系的重要組成部分，預計到2050年氫能在中國能源體系中的占比約為10%，年經濟產值超過10萬億元，交通運輸、工業(yè)等領域將實現(xiàn)氫能普及應用。

3 技術現(xiàn)狀分析：行業(yè)技術取得全新突破

圖1 2011年～2019年前8月中國氫能源相關專利申請量及占發(fā)明專利比例統(tǒng)計情況

在政策層面的扶持下，自2016年開始，國內氫能源專利數(shù)量迅速攀升，發(fā)明專利數(shù)量占比也同步提高，2018年達到峰值，為171件，其中發(fā)明專利申請量占比91.4%。截至2019年8月底，中國氫能源相關專利申請量共計774件，其中發(fā)明專利占比高達56.3%。

在氫能源領域，技術難點一直在燃料電池系統(tǒng)及其關鍵零部件上。經過長時間的研發(fā)與積累，我國在質子交換膜、催化劑、雙極板、機械設備用鋰電池控制系統(tǒng)、儲氫瓶等領域都已經具備優(yōu)質的制造企業(yè)，其他關鍵部件領域也初步具備量產實力。

目前國內的億華通、新源動力在鋰電池系統(tǒng)核心技術方面都接近國際先進水平。2019年4月，中國科技大學成功制備了釕單原子合金催化劑，有效解決了高效廉價電解水制氫世界性難題，標志著中國向氫能廣泛應用的綠色未來邁進了一大步。

4 結語

我國氫能源的使用對鋰電池技術發(fā)展、節(jié)能減排環(huán)境保護等方面具有重要意義，但是在相關技術應用上我們與其它國家有一定差距，因此需要健全能源配套機制，制定鋰電池鋰電池生產國家標準，推動清潔型能源利用的產業(yè)化進程。