氢燃料电池技术在中国的开发和应用进展报告.pdfVIP

聚焦全球挑战

氢燃料电池技术

在中国的开发和

应用进展报告

内容提要

氢能作为一种能源形式和储存介质，在气候变化和环境影响方面具

有重要的潜在优势。然而，目前利用的氢能几乎完全基于化石燃料，

因此不是气候中性或有益于应对气候变化。绿色氢气生产取得了重

大的技术进步，但其成本仍然高于基于化石燃料的氢气生产。氢能

使用技术也正在开发中，但可实现规模化的技术却寥寥无几，因此，

氢能作为一种清洁能源在很大程度上仍然属于未来的技术。

然而，由于氢能具有巨大的吸引力，在全球范围内，许多政府制定

了氢能开发计划，并与私营部门携手对氢能的研究与开发进行了大

量投资。

在中国，氢能和燃料电池预计将为实现2060年国家碳中和的官方

承诺发挥重要作用，并已被纳入多项经济发展计划和政策。中国制

定了100多个规范氢能生产和使用的标准，这是实现规模化的重要

先决条件。近年来，该领域的创新发展突飞猛进，这反映在目前中

国的专利申请在全球占领先地位。中国的多个省级政府和工业城市

集群已在着手实施雄心勃勃的计划，以发展和促进氢能在交通运输

（特别是重型和长途运输）和工业中的应用。

尽管氢能的规模化和主流化面临着技术和经济性障碍，但有明显的

迹象表明，氢能的潜在优势具有巨大的吸引力，政治意愿和经济手

段都已到位，使氢能成为其他新能源和可再生能源的重要补充。

导言

氢能在许多国家、研究机构和公司的政治和创新议程上占有重要地

位。它是一种用途十分广泛的储能介质，在促进向碳中和能源转型

中具有巨大潜力。目前，氢能主要来源于化石燃料，规模化使用氢

能的技术和经济挑战仍然相当大。本报告概述了当前国际上的氢能

和燃料电池技术趋势，并重点回顾了氢能和燃料电池在中国这个全

球最大应用市场的进展。近年来，中国积极推动氢能技术的研究和

开发（研发）、示范和商业应用。本报告对当前中国氢能和燃料电池

发展的政策、规划、标准、专利、试点项目和示范活动进行了解析。

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氢能和燃料电池技术——国际趋势和潜力

氢能作为储能介质的优势目前，氢气生产所产生的二氧化碳排放量相当于印度

氢能作为一种能源在全球范围内的发展正在加快，并尼西亚和英国排放量的总和（IEA，2019）。因此，目

在商业和政策上得到大力推广。有多项技术可以发挥前的氢能利用没有实现碳中和，因而可以将其视为与

氢能的优势。然而，为了使氢能在经济上具有吸引力，石油、煤炭和天然气同属一类的化石燃料。

需要对其进一步开发和规模化（IEA，2019）。这就为

评估氢能作为能源和储能介质在未来所发挥的作用带然而，生产碳中和或绿色的氢气是完全可能的。这一

来了不确定性。领域的技术正在迅速发展，尽管其成本仍然高于天然

气。相比使用天然气作为原料的氢气生产方法，可以

氢是一种无色无味的气体，是地球上和宇宙中含量最通过电解将水分解成为氢和氧，其中阳极产生氧气，

多的元素。它的能量密度高，可与氧气燃烧并产生热阴极产生氢气。这个过程需要消耗大量电力，但如果

能，剩余物质为水，因此它是一种燃料，在最终使用这些电力来自可再生能源，那么氢能将可能或接近达

过程中没有二氧化碳（CO2）或其他有害的气体排放。到碳中和。富含可再生能源的地区，如拥有太阳能的

例如，在交通部门，这可以帮助改善大城市的空气质中东、北非、南美和澳大利亚，可以成为氢气生产地区。

量。它是一种潜在的清洁和可无限供应的能源，也被绿色氢气最早至2030年就可达到与灰色氢气同等的

用于许多化学和其他行业。遗憾的是，在自然界中不成本，这是有可能实现的目标（氢能委员会和麦肯锡，

存在氢单质，因此必须通过生产才能得到氢气。12021）。欧洲联盟的目标是其电解槽装机容量到2030

年达到40吉瓦，这表明欧盟在快速发展绿色氢气方

清洁和会产生污染的氢气：绿色、灰色、棕色和蓝色面具有强烈的政治意愿。