第二章 商业模式和技术发展

2．1 产业链价值链商业模式

2．1．1 氢能行业产业链

氢能产业链

氢能产业链主要包括制氢—储氢—运氢—加氢几个环节。

图 氢能产业链

资料来源：资产信息网 千际投行 同花顺 ifind

氢能源主产业链上游是氢气制备、氢气运输储存。上游氢气制备，包括氯碱工业副产氢、电解水制氢、化工原料制氢（甲醇裂解、乙醇裂解、液氨裂解等）、石化资源制氢（石油裂解、水煤气法等）和新型制氢方法（生物质、光化学等）等多种途径；氢气储存包括气态储氢、液态储氢、固态合金储氢三种方式，氢气运输包括罐车运输、管道运输等方法途径。

图 中国氢气储运发展路线图

资料来源：资产信息网 千际投行 中国氢能产业基础设施发展蓝皮书

制取氢气目前主要的方法有化工原料制氢、石化资源制氢、电解水制氢等多种途径。未来在氢气制取环节，会存在两种运营形式。第一种是中央制氢，第二种是分布式制氢。

储氢方式有三种，分别是气态储氢、液态储氢、固态储氢。气态储氢是目前主流的储氢方式。目前大范围使用的是气态储氢，但是固态合金储氢方式性能卓越，是三种方式中最为理想的储氢方式，是储氢科研领域的前沿方向之一。

图 不同储氢方式对比

资料来源：资产信息网 千际投行 

中游氢燃料电池涉及质子交换膜、扩散材料、催化剂等多种零部件和关键材料。

氢能源燃料电池是氢能源清洁高效利用的核心，同样也是整条氢能源主产业链的核心所在。燃料电池主要由膜电极组（MEA）、双极板、集流板、端板组成，其中膜电极组又是由质子交换膜、催化剂、气体扩散层组成。

图 年产1000套、10万套燃料电池时燃料电池成本构成

资料来源：资产信息网 千际投行 DOE图 我国氢能利用设施发展路线图

资料来源：资产信息网 千际投行 Wind 中国氢能产业基础设施发展蓝皮书

下游燃料电池应用包括便携式应用、固定式应用、交通运输应用。

图 燃料电池产业链结构图

资料来源：资产信息网 千际投行 Wind

氢气应用可以渗透到能源的各个方面，除了传统石化工业应用如合成氨、石油与煤炭深加工外，在新能源应用方面包括燃料电池下游各种应用。在燃料电池下游市场中，交通运输领域装机占到了近70％。

图 全球加氢站分布

资料来源：资产信息网 千际投行 H2stations．org除了纯电动、混合动力外，氢燃料电池汽车也是未来发展的一个重要技术路线，并且由于其在排放、续航里程、使用便利等方面的优势，被认为是新能源汽车发展的终极目标。与纯电动汽车相比，氢燃料电池车可以真正实现全程零排放。

图 氢能源汽车产业链

资料来源：资产信息网 千际投行 36氪表 产业链各板块整体发展情况

资料来源：资产信息网 千际投行 中国投资资讯网

2．1．2 商业模式

图 氢能源燃应用产业链及公司

资料来源：资产信息网 千际投行 

规模化产业生态涵盖氢能源生产设施、环保绿色再处理设施、氢气充装系统和氢能源运用等。其次构建基于现代氢燃料电池汽车为核心的本地零部件配套产业生态，氢燃料电池汽车零部件远多于电动汽车，实现本地零部件配套供应对整车扩大生产规模和降低成本意义重大。

下游交通领域的应用实现产业链国产化、集群化和规模化发展，同时不断扩大的应用规模催生规模化加氢需求，带动上中游产业协同发展。

表 以空气化工产品公司为例分析主营结构

资料来源：资产信息网 千际投行 Wind数据整理

2．2 技术发展

对国内氢能源产业的各个专利申请人的专利数量进行统计，排名前十的氢能源公司依次为：中国石化、福田汽车、ST力帆、时代新材、阳光电源、大洋电机、泰豪科技、上海电气、易事特、华电重工等。表 国内专利排名前十氢能源公司

资料来源：资产信息网 千际投行 Wind数据整理

自2016年开始，国内氢能源专利数量迅速攀升，发明专利数量占比也同步提高。截至2019年3月，中国氢能源相关专利申请量共计658件，其中发明专利占比高达59．72％。

（1） 新型高产氢气催化剂

桑迪亚国家实验室和加利福尼亚大学主导了一项旨在降低氢燃料电池成本的研究，他们使用一种便宜的化合物构建了类似于植物叶子的不平坦表面。增大表面积有助于像铂一样有效地催化氢气。该工作有助于更经济地使用氢燃料汽车，该工艺利用廉价的二硫化钼。与其他二硫化钼结构相比，涟漪“叶”增加的表面积产生了三倍的催化接触点，创新点在于可以处理比铂更高的温度，而无需烧结和上胶。

（2） 新型双原子材料氢空燃料电池将已有最高活性提高20％

iChEM研究人员、中国科学技术大学吴宇恩教授课题组与西安交通大学常春然副教授（通讯作者）等合作，成功利用双溶剂法首次合成了一种双原子Fe，Co固载在多孔的氮掺杂碳上的电催化剂，并将双原子材料用于氢空燃料电池和氢氧燃料电池方面。在目前已报道非Pt催化剂中，该双原子材料的氢空燃料电池的性能最高，并将已有的最高活性提高20％。

（3） 可电解海水并收集氢能源的“太阳能浮动平台”方案

哥伦比亚大学的工程师们提出了一种提升效率和降低设备的氢气制备装置，该设备是一个可以漂浮在海面上的太阳能工作台。研究人员开发出的不需要一层隔膜的电解水方案，意味着可以在海面上进行部署。相关研究成果已发布于《国际氢能》。

（4） 储氢技术

高压气态储氢具有充放氢气速度快、容器结构简单等优点，是现阶段主要的储氢方式。液态储氢具有储氢密度高等优势，可分为低温液态储氢和有机液体储氢。低温液态储氢将氢气冷却至－253℃，液化储存于低温绝热液氢罐中，储氢密度可达70．6kg／m3，国内产能液氢已在航天工程中成功使用，民用缺乏相关标准。有机液体储氢利用某些不饱和有机物（如烯竖、炔竖或芳香竖）与氢气进行可逆加氢和脱氢反应，实现氢的储存，国内已有燃料电池客车车载储氢示范应用案例。固态储氢是以金属氢化物、化学氢化物或纳米材料等作为储氢载体，通过化学吸附和物理吸附的方式实现氢的存储。

（5） 运氢技术

气态输氢。高压长管拖车是氢气近距离输运的重要方式，技术较为成熟。管道运输是实现氢气大规模、长距离运输的重要方式。液态输氢。液态输氢通常适用于距离较远、运输量较大的场合。日本、美国已将液氢罐车作为加氢站运氢的重要方式之一。我国仅在航空航天有运用液氢技术、固态输氢、轻质储氢材料（如镁基储氢材料）兼具高的梯级储氢密度和质量储氢率，作为运氢装置具有较大潜力。

图 世界氢能技术发展进程

资料来源：资产信息网 千际投行 OFweek氢能网

表 中国氢能与燃料电池行业技术进展

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