氫能源對鋰電池行業發展的推動效應
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氫能源主產業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節。氫氣制備包括氯堿工業副產氫、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；氫氣儲存包括氣態儲氫、液態儲氫、固態合金儲氫三種方式，運輸管道運輸等方法途徑。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]。在氫能產業鏈上，我國氫能上游產業具備一定優勢，制氫規模已居世界首位，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，難以滿足商業化條件。基礎設施加氫站數量方面，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展及絕對領先地位。此外，中國加氫站數量為23座，排名也相對靠前，位居全球第四。
2清潔能源開發彌補鋰電池行業發展短板
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化和商業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。作為氫能商業化的關鍵性基礎設施，加氫站的發展決定了燃料電池工業發展的上限。截至2018年底，我國仍在運營的加氫站僅23座，過少的加氫站數量非常不利于燃料電池工業上的普及推廣。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展的另一大阻礙。而行業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達國家均制定了發展規劃，近10年來相關政策持續推出，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技術平臺。在產業鏈配套方面，我國初步形成了燃料電池發動機、動力電池、DC/DC變換器、驅動電機、供氫系統等關鍵零部件的配套研發體系，實現了小批量動力系統與整車的生產能力。2019年6月，由國家能源集團牽頭，聯合17家企業、高校和研究機構發起的中國氫能源及燃料電池產業創新戰略聯盟了《中國氫能源及燃料電池產業白皮書》，提出了中國氫能及燃料電池產業總體目標。根據白皮書公布的目標，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、工業等領域將實現氫能普及應用。
3技術現狀分析：行業技術取得全新突破
2011年~2019年前8月中國氫能源相關專利申請量及占發明專利比例統計情況(備注：2011、2013年占比分別為47.2%、38.9%)在政策層面的扶持下，自2016年開始，國內氫能源專利數量迅速攀升，發明專利數量占比也同步提高，2018年達到峰值，為171件，其中發明專利申請量占比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及其關鍵零部件上。經過長時間的研發與積累，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、儲氫瓶等領域都已經具備優質的制造企業，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展、節能減排環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化進程。
作者：楊曜光 單位：西安衛光氣體有限公司
