氫能燃料電池具有良好發展前景，作為一項具有前瞻性、戰略性的綠色儲能技術，氫燃料電池有望成為下一代基礎能源的發展方向之一。在《我國氫燃料電池與國際水平相比落后了5-10年》一文中，筆者已經對氫燃料電池的基本原理、特點以及氫燃料電池在國內外的技術現狀進行了分析。在本文中，筆者將嘗試對氫燃料電池的企業現狀、產業鏈和大規模商用存在的主要障礙進行匯總與解析。

　　氫燃料電池相關企業數量增長迅速

　　隨著相關技術成熟度不斷提高，氫燃料電池的商業化進程逐漸起步，相關產業崛起迅速。1998年，上海神力科技有限公司成立，隨后，上海新源動力也在2001年成立，神力科技與新源動力是我國氫燃料電池產業化的引領者。我國氫燃料相關企業從2001年開始大幅增加，2016年開始企業數量進一步增長幅度上揚(見圖1)，氫燃料電池產業已經踏入快速增長的階段。

　　圖1 我國各段時間內氫燃料電池相關企業數量(個)

　　(來源：根據公開資料整理)

　　到2017年年底，我國有215家左右直接從事氫燃料電池相關業務的企業分布在我國各地(見圖2)，形成了京津冀、華東、華中(武漢)、華南四個氫燃料電池產業集群，輻射全國多個地區，帶動了氫燃料電池產業的發展。與此同時，南孚、東岳集團、三愛富等多家上市企業進入產業，氫燃料電池未來市場前景良好。

　　圖2 各省份氫燃料電池企業數量(個)

　　(根據公開資料整理)

　　氫燃料電池產業鏈趨于完善

　　近年來，我國氫燃料電池相關企業加快了產業布局，盡管氫氣循環裝置、增濕器等環節尚需完善，但氫燃料電池產業鏈聚集的速度日益加快，制氫、儲運、加氫、氫燃料電池、應用等相關產業趨于完善。

　　表1 我國氫燃料電車產業鏈主要企業情況梳理

　　現階段氫燃料電池大規模商用面臨多方面的阻礙

　　(1)碳排放物和制備成本過高

　　現階段，煤制氫、甲醇裂解、水電解、氨分解、天然氣制氫和氯堿工業尾氣處理等各種制氫技術已經投入大規模應用，但對市場而言，氫燃料電池整個生命周期碳排放和用高純氫成本仍然較高。CNG車、燃油車、純電動車和氫燃料電池車的全生命周期(WTW)CO₂排放對比見表2，各類汽車購車和運營成本見表3。

　　表2 各類汽車全生命周期(WTW)CO₂排放對比(g/km)

　　(來源：中國石化集團公司經濟技術研究院研究報告-2017)

　　表3 各類車購車及運營成本對比

　　(根據公開資料整理)

　　(2)氫氣運輸系統尚待完善

　　氫燃料電池技術的大規模商用化的基本保障之一就是加氫站網絡化分布，解決氫氣運輸問題則是推動加氫站發展與成熟的關鍵點。氣氫運輸和液氫運輸是現階段主要的氫氣輸送方式。氣氫輸送包含氫氣鋼瓶輸送、長管拖車輸送和管道輸送。用戶比較分散且輸送量小的場合一般采用氫氣鋼瓶輸送;輸送量不大且運輸距離不太遠的場合則采用長管拖車運輸。輸送量大的場合則采用管道運輸，目前氫氣管道已經在加拿大、美國以及歐洲多個工業地區建立起來，總長度現階段已經逾16000千米，世界最長的輸氫管道長度約為400千米，位于比利時和法國之間。液氫輸送可進行長距離輸送，一般采用船和罐車。目前氫氣輸送網絡系統的成熟度還不能夠滿足氫燃料電池技術大規模商用化應用。不同氫氣運輸方式的運輸量范圍、應用情況和優缺點對比見表4.

　　表4 氫氣運輸方式

　　(3)儲氫技術存在瓶頸

　　常溫下氫呈現氣態，密度僅為空氣的十四分之一。到目前為止，氫燃料電池技術大規模商用化仍然受到氫存儲和燃料安全技術短板的制約。儲氣罐技術是氫燃料電池商用化的難點所在，也是其關鍵技術。可逆金屬氫化物儲氫重量大而高壓儲氫容器體積大，存在安全隱患，如泄露和氫脆;而液氫儲氫不僅耗能多，而且液氫蒸發容易也導致安全隱患。

　　(4)國內催化劑原料較為缺乏

　　目前，鉑等貴金屬是常用的催化劑。據統計，世界范圍內的鉑族元素礦產和鉑金總儲量為3.1萬噸和1.4萬噸，資源豐富。而中國已經探明的鉑族金屬和鉑儲量僅有310噸和119噸，資源相對較少。現階段氫燃料汽車單車消耗鉑20克左右。按現有規劃與燃料電池保有量的增長速度，預計2030年保有量將超過200萬輛，解釋將消耗40噸左右鉑，國內面臨巨大的鉑資源短缺壓力。

　　(5)現階段氫燃料電池的經濟性仍然較差

　　燃料電池的商業化應用一直受到其高昂的成本和壽命的制約。目前大部分電極都采用鉑催化劑，鉑利用率低且用量大。近十幾年以來，相關技術的深入研究促使鉑催化劑用量不斷降低，燃料電池成本大幅降低，但現階段成本對于市場來說仍然較高。另外，燃料電池大都采用杜邦公司生產的價格較為昂貴、生產工藝復雜的全氟硫酸膜。此外，氫燃料電池主要采用技術已經相當成熟的石墨雙極板，但其加工成本高且機械強度差，難以大規模應用在工業上。

　　圖3 電池堆成本構成

　　(來源：NEDO)

　　(6)存在政策風險

　　在大規模應用之前，氫燃料電池商存在成本過高，基礎設施不健全，氫氣的制備、存儲、輸送存在安全風險等一系列問題。氫燃料電池產業發展的關鍵因素之一就是政府的支持。由于鋰電池產業起步較早，目前整車成本低且商業化程度高，另外由于總體成本受益于充電可以利用現有的電網系統，也得到了降低，目前中國主推純電動汽車。從長遠來看，只有國家進一步支持下，氫燃料電池汽車的商業化才能盡快實現。

　　結語

　　隨著相關技術成熟度不斷提高，氫燃料電池的商業化進程逐漸起步，相關產業崛起迅速，氫燃料電池相關企業數量增長較快。另外，氫燃料電池產業鏈趨于完善，制氫、儲氫、加氫、氫燃料電池、應用企業都發展起來。但現階段氫燃料電池大規模商用阻礙仍然較多，一是氫燃料污染排放物和制備成本過高，二是氫氣運輸系統尚待完善，三是儲氫技術存在瓶頸，四是國內催化劑原料較為缺乏，五是現階段氫燃料電池的經濟性仍然較差，此外，還存在政策風險。