目前市场上氢能源汽车寥寥无几 ，阻碍发展的瓶颈 ？

氢能源更确切的说是氢燃料电池汽车，从目前全球格局来看，氢燃料电池经过漫长的发展，目前安全性、氢燃料的贮存技术已经不是大问题，氢能源发展的瓶颈是：成本高、加氢站等基础设施还尚不完善、氢燃料电池产业中的供应链体系不完善。一辆燃料电池车的价格是锂离子电池车的1.5倍到2倍，是燃油车的3~4倍。
氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置，它将氢气送到燃料电池的阳极板(负极)，经过催化剂(铂)的作用，氢原子中的一个电子被分离出来，失去电子的氢离子(质子)穿过质子交换膜，到达燃料电池阴极板(正极)，而电子是不能通过质子交换膜的，这个电子，只能经外部电路，到达燃料电池阴极板，从而在外电路中产生电流。

氢燃料电池的反应过程既清洁，又高效。氢燃料电池不受传统汽车发动机采用卡诺循环42%上下的热效率限制，效率能够达到超过六成。

氢燃料电池汽车的系统组成通常涵盖燃料电池堆以及氢气储罐，还有汽车动力电池和燃料电池直流升压转换器，动力控制单元、动力电机。燃料电池发出的电，经逆变器、控制器等装置，给电动机供电，再经传动系统、驱动桥等带动车轮转动，就可使车辆在路上行驶。

现在技术领先的燃料电池堆的功率密度在3.0kW/L，所以需要配合直流升压转换器以及汽车动力电池使用，进而让电压能够适配650伏的高压，驱动汽车动力电机。氢燃料电池车的续航里程就有了显著的提升，另外加氢的时间一般只需5分钟，比充电时间快了许多倍。
燃料电池的关键材料主要包括催化剂、质子交换膜、双极板和气体扩散层。高性能燃料电池关键材料的研发与产业化应用已经成为限制燃料电池技术进步的主要问题之一。组成燃料电池的四大关键材料部件双极板、气体扩散层、催化层、质子交换膜制造加工难道高，成本居高不下。
在氢燃料电池的电堆中，电极上氢的氧化反应和氧的还原反应过程主要受催化剂控制。催化剂是影响氢燃料电池活化极化的主要因素，被视为氢燃料电池的关键材料，目前燃料电池中常用催化剂是Pt/C，即由Pt的纳米颗粒分散到碳粉载体上的担载型催化剂。

目前氢燃料电池的催化剂主要分为三个大类：铂(Pt)催化剂，低铂催化剂和非铂催化剂。其中低铂催化剂分为核壳类催化剂与纳米结构催化剂，非铂催化剂分为钯基催化剂、非贵金属催化剂与非金属催化剂。催化剂层是氢气和氧气发生电化学反应产生电流的场所，这个材料市场目前被日本田中贵金属、英国庄信万丰、比利时优美科垄断
质子交换膜上游主要包括基础材料和过程材料两个部分：基础材料即萤石，利用上游原材料制备可用于后续加工的各类全氟、非全氟以及特种树脂。下游应用方面，质子交换膜可广泛应用于燃料电池、电解水、氯碱工业等领域。

质子交换膜是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心元件，是一种聚合物电解质膜，质子交换膜目前主流趋势是全氟磺酸增强型复合膜，质子交换膜逐渐趋于薄型化，有几十微米降低到十几微米，降低质子传递的欧姆极化，以达到更高的性能。质子交换膜的好坏，直接决定了氢燃料电池的性能和使用寿命。丰田Mirai、现代Nexo、本田CLARITY，还有国内大部分企业，用的都是美国戈尔的
气体扩散层(GDL)是质子交换膜氢燃料电池(PEMFC)的重要组件，起到支撑催化剂层并提供反应气体和生成水的通道，同时还要具备比较良好的导电性能及在电化学反应下的抗腐蚀能力。因此扩散层(GDL)材料的性能直接影响着电化学反应的进行和电池的工作效率。选用高性能的GDL材料，有利于改善膜电极的综合性能。

气体扩散层(GDL)通常由基底层和微孔层组成。基底层经过疏水处理后，在其上涂覆单层或多层微孔层，从而制成气体扩散层。气体扩散层(GDL)包括碳纤维基层和碳微孔层，位于流场和膜电极之间，主要作用是为参与反应的气体和产生的水提供传输通道，并支撑膜电极。因此，GDL必须具备良好的机械强度、合适的孔结构、良好的导电性、高稳定性。
氢燃料电池中的双极板(BPs)又称流场板，起到分隔反应气体、除热、排出化学反应产物(水)的作用；需满足电导率高、导热性和气体致密性好、机械和耐腐蚀性能优良等要求。

双极板是电堆的核心结构零部件，起到均匀分配气体、排水、导热、导电的作用，占整个燃料电池大约60%的重量和将近20%的成本，其性能优劣直接影响电池的输出功率和使用寿命。双极板材料分为碳基和金属基材料两大类，碳基极板又分为石墨板和复合膜压碳板两大类。
成本是氢燃料电池汽车的核心问题，它由燃料电池堆、空气供给系统、氢气供给系统、冷却排水系统及电能控制系统等部分组成。其中电堆的催化剂催化剂是铂金。铂金全世界产量很低且价格昂贵(大概是黄金的2倍)，全球年产量约为两百吨，60%还被用作首饰材料，而且铂作为催化剂对氢气纯度要求较高，需要达到99.99%以上。

丰田Mirai售价4.95万美元(丰田氢能Mirai 在美国有多便宜--到店实拍http://h2city.cn/cms/a/1085.html)，远高于其他动力形式的同级别车辆。
目前加氢站与普通加油站相比，投资比较大，还面临着运氢及加氢设施和设备配套问题。根据数据显示，目前一座加氢站的建设成本是加油站的4倍以上，运营费用成本是7倍。如此高昂的建设成本显然是加氢站快速发展的最大障碍。

截止2021年年底，截至2021年底，全球共有685座加氢站投入运营，分布在33个国家/地区。欧洲、亚洲、北美仍是加氢站建设的主要地区。亚洲共有加氢站363座投运，集中在中日韩三国。其中日本159座，韩国95座。与大多数其他国家不同的是，中国105座加氢站是公共汽车或卡车的专用加氢站，而并非对公众开放。
发展氢燃料电池首选要解决氢源问题，其次便是氢的供应链体系，氢的储、运难度较大。

从上图我们可以看到产业链完全成熟的地区几乎没有，但是整体来看，我国的产业链还是比较落后，在储氢领域日韩、北美、欧洲均开始以70MPaIV型储氢瓶为主流设备，中国目前储氢瓶仍然以35MPaIII型为主，70MPaIII型瓶国内目前已有企业正在研发或已具备量产的能力，但IV型仍未投入使用。
总之，氢气的供应链体系还不健全，制氢、储氢、运氢没有形成完备高效的供应链体系。规模、廉价的氢气资源依然非常匮乏。
日本可谓是氢燃料电池领先的先驱，仅仅一个丰田公司在氢燃料电池系统上就拥有6000多项专利，占了全球相关专利的一半。日本的丰田，本田，日产，松下，东芝等，在氢能和燃料电池技术方面，已经成为全球的领头羊。在质子交换膜燃料电池，燃料电池系统和车载储氢这三大技术上，日本和美国的专利加起来，在全球市场的占比超过50%。早在2018年的时候日本建设的加氢站数量是全球第一。
2021年2月份，日产汽车宣布停止开发氢燃料电池车，7月份，本田也跟进叫停了氢燃料汽车。目前，日本的大企业只有丰田一家还在坚持自己的氢能源“信仰”。

因为日本在氢能源开发利用比较早，所以大部分专利都在日本人手上，因此其他国家在开发时会面临很多技术壁垒和难题，这是其他国家不愿意面对的。无论是日本政府，还是日本企业，都广开门路，在全球寻找氢能合作机会，但是投资拉不到盟友，销售找不到市场，只能看着自己的氢能源专利逐渐过期，技术路线逐渐边缘化。
目前我国关于燃料电池系统的一个国产化程度已经有了很大的提升，在2017年的时候，们的自动化技术以及国产化只能达到30%，但是现在已经能够达到90%了。我国氢燃料电池目前“卡脖子”的关键技术就是氢能的催化剂。此前，我国要发展氢能，所需的催化剂必须向国外进口。因为相关技术的壁垒颇高，催化剂作为上游拥有较大的话语权，进一步推升了下游成本，限制了我国氢能源燃料电池的发展。
燃料电池的膜电极的成本占电堆成本的70%-75%，而催化剂、气体扩散层、质子交换膜三种核心材料占膜电极的95%，其中交换膜80%需要依靠进口，制约了中国燃料电池产业的发展。除催化剂、气体扩散层及质子交换膜三种核心材料外，燃料电池电堆中所有与机电相关的零件都已经实现了国产化进程，且性价比更好。

在氢燃料电池上积极布局的公司不在少数：上汽集团发布的“氢战略”、长城的“氢柠技术”、东风公司的“东风风起”都涵盖了氢能源电池的战略布局和长远规划。此外，近年来国内涌入催化剂赛道的企业不在少数，包括南京东焱、优美科、氢电中科、中自环保、济平新能源、中科科创、格林美等，在技术上取得重大突破，在这些企业的不断努力下，国内催化剂领域正在逐步迎来发展新局面。
到2017年、2018、2020年、2021年中国氢能专利申请量，均为世界第一。尤其是2021年中国氢能专利申请量占据了全球新增数量的80%以上，此消彼长之下，中国氢能超过日本只是时间问题。
韩国政府早在2019年，就开始重点布局氢能源，并且计划在2040年创造出43万亿韩元的相关产业。美国在2019年呼吁投资氢能源，美国能源部还发布了一项，未来30年的氢能源规划，意图让美国在氢能上具有统治地位，美国国家实验室预测，到2050年，美国对氢能源的需求，将达到4100万吨每年，占据未来能源消费总量的14%。
2020年，欧盟委员会发布《欧洲氢能战略》，在未来30年里，将投资超过4500亿欧元发展氢能源。俄罗斯和沙特也开始布局新能源，此外，印度同样也在大力发展氢能源，其中的投资甚至超过欧洲，莫迪宣布将投资100万亿卢比，约合人民币1.35万亿美元用于基建，其中，重点投资能源，希望在25年内实现能源独立，印度期望成为未来全球的绿色氢气生产中心。

氢能利用的瓶颈是氢储能
不同形式氢能储运相关成本分析，哪种形式将成为主流？http://h2city.cn/cms/a/1519.html
新能源革命的主要瓶颈是什么？中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高指出，中国新能源的主要瓶颈不是风电、光伏。我们的风电、光伏技术很成熟，光伏的效率在不断地提高，成本在不断地降低，因为光伏的原材料就是硅，不存在资源的问题。“此外，我们的光伏产能极大，想增加产能非常简单，但是大规模推广的时候必须要配储能，所以核心问题是储能。”

截至2022年底，我国新型储能装机中，液流电池储能占比，是1.6%，压缩空气储能是2.0%，铅酸（炭）电池储能是1.7%、其他技术路线0.2%，占据主导地位的，是锂离子电池储能，为94.5%。

欧阳明高介绍，广义的储能技术是针对可再生能源的随机性和波动性，将富余的可再生能源存起来，当可再生能源不足的时候，能量通过时空变换补回去。氢能利用的瓶颈是储氢，现在有各种各样的氢能储运技术，比如特高压长途输电是比较便宜的，配电网比较贵，在特高压下到配电网那个地方制氢是有竞争性的。

驶入快车道 氢储能助力工业减碳

氢能在工业领域的应用具有广阔前景。近年来，我国在氢能制备、储运、基础设施建设等方面已取得多个突破性进展。

国内首座兆瓦级氢能综合利用示范站利用风、光等清洁发电制氢，1标准立方米氢气制备仅需要4.1度电，制出的氢气压缩后储存起来，在用电高峰时，利用氢燃料电池发电。

作为氢能源储运等领域不可或缺的核心基础，国家重大科研装备研制项目“液氦到超流氦温区大型低温制冷系统研制”2021年通过验收及成果鉴定，这也是大型低温制冷装备技术的重大突破。

专家认为，氢储能是未来大规模储能的必然选择，其产生的氢气还能够用于其他工业过程，具备广阔发展前景。