氫氣產(chǎn)業(yè)深度調(diào)研及氫氣行業(yè)市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀與未來(lái)趨勢(shì)分析

• 2022年11月16日 HuangWenYu來(lái)源：百度百科 中研報(bào)告 中國(guó)煤炭加工利用協(xié)會(huì) 431 21
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氫氣是氫元素形成的一種單質(zhì)，分子量為2.01588。常溫常壓下氫氣是一種無(wú)色無(wú)味極易燃燒且難溶于水的氣體。氫氣是一種良好的化工原料，耗用氫氣量最大的是合成氨，世界上約百分之六十的氫氣用于合成氨，中國(guó)的比例更高。

氫氣的概念

氫氣(Hydrogen)是氫元素形成的一種單質(zhì)，分子量為2.01588。常溫常壓下氫氣是一種無(wú)色無(wú)味極易燃燒且難溶于水的氣體。氫氣的密度為0.089g/L(101.325kpa,0°C)，只有空氣的1/14，是世界上已知的密度最小的氣體。所以氫氣可作為飛艇、氫氣球的填充氣體(由于氫氣具有可燃性，安全性不高，飛艇現(xiàn)多用氦氣填充)。氫氣與電負(fù)性大的非金屬反應(yīng)顯示還原性，與活潑金屬反應(yīng)顯示氧化性。

氫氣最早于16世紀(jì)初被人工制備，當(dāng)時(shí)使用的方法是將金屬置于強(qiáng)酸中。1766–1781年，亨利·卡文迪許發(fā)現(xiàn)氫元素，氫氣燃燒生成水，拉瓦錫根據(jù)這一性質(zhì)將該元素命名為“hydrogenium”(“生成水的物質(zhì)”之意，“hydro”是“水”，“gen”是“生成”，”ium"是元素通用后綴)。19世紀(jì)50年代英國(guó)醫(yī)生合信(B.Hobson)編寫(xiě)《博物新編》(1855年)時(shí)，把“hydrogen”翻譯為“輕氣”，意為最輕氣體。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2019-2025年氫氣產(chǎn)業(yè)深度調(diào)研及未來(lái)發(fā)展現(xiàn)狀趨勢(shì)預(yù)測(cè)報(bào)告》顯示：

工業(yè)上一般從天然氣或水煤氣制氫氣，而不采用高耗能的電解水的方法。制得的氫氣大量用于石化行業(yè)的裂化反應(yīng)和生產(chǎn)氨氣。氫氣分子可以進(jìn)入許多金屬的晶格中，造成“氫脆”現(xiàn)象，使得氫氣的存儲(chǔ)罐和管道需要使用特殊材料(如蒙乃爾合金)，設(shè)計(jì)也更加復(fù)雜。

常溫下，氫氣的性質(zhì)很穩(wěn)定，不容易跟其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。但當(dāng)條件改變時(shí)(如點(diǎn)燃、加熱、使用催化劑等)，情況就不同了。如氫氣被鈀或鉑等金屬吸附后具有較強(qiáng)的活性(特別是被鈀吸附)。金屬鈀對(duì)氫氣的吸附作用最強(qiáng)。氫氣與電負(fù)性大的元素反應(yīng)顯示還原性，與活潑金屬單質(zhì)常顯示氧化性。氫氣在催化劑的存在下能與大部分有機(jī)物進(jìn)行加成反應(yīng)。

氫氣是一種良好的化工原料，耗用氫氣量最大的是合成氨，世界上約百分之六十的氫氣用于合成氨，中國(guó)的比例更高。其次是經(jīng)合成氣(H2/CO2)制甲醇。氫與氯可合成氯化氫而制得鹽酸。除能制氨和合成鹽酸外，氫氣還能還原有機(jī)物的硝基為氨基，如硝基苯氫化還原可制苯胺。用酮或醛和氫氣還原烷化能制各種有機(jī)產(chǎn)品，例N-烷基-N苯基對(duì)苯二胺、防老劑4010，防老劑4020等。

數(shù)據(jù)顯示，2020年，全球利用天然氣(甲烷)生產(chǎn)純氫的產(chǎn)量占比達(dá)到43.8%，僅13.4%的氫氣是通過(guò)煤炭生產(chǎn)的。

氫氣行業(yè)市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀與未來(lái)趨勢(shì)

在一般情況下，氫極易與氧結(jié)合。這種特性使其成為天然的還原劑使用于防止出現(xiàn)氧化的生產(chǎn)中。在玻璃制造的高溫加工過(guò)程及電子微芯片的制造中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)氣中加入氫以去除殘余的氧。在石化工業(yè)中，需加氫通過(guò)去硫和氫化裂解來(lái)提煉原油。氫的另一個(gè)重要的用途是對(duì)人造黃油、食用油、洗發(fā)精、潤(rùn)滑劑、家庭清潔劑及其它產(chǎn)品中的脂肪氫化。

我國(guó)氫氣產(chǎn)量自2014年開(kāi)始逐年增長(zhǎng)，截至2020年到2050萬(wàn)噸，其中62%的氫氣來(lái)源于煤質(zhì)氫。2020年中國(guó)加氫站數(shù)量上升至118座，其中，已投入運(yùn)營(yíng)101座，待運(yùn)營(yíng)17座。截止2021年底，我國(guó)加氫站已建成218座。

發(fā)展清潔的可持續(xù)的能源是國(guó)家能源安全和多樣性的保障。氫能是清潔的可再生能源，其來(lái)源多樣、產(chǎn)量大、而且相對(duì)安全，是未來(lái)清潔、可持續(xù)社會(huì)的理想能源。氫能可以連接諸如太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等多種清潔能源，在日常生活和產(chǎn)業(yè)活動(dòng)中普遍利用，從而形成氫能社會(huì)。

氫燃料電池汽車(chē)是終極的清潔能源汽車(chē)，是氫能社會(huì)的主要構(gòu)成部分。燃料電池效率高，是氫能發(fā)電的最佳利用途徑，但是目前燃料電池的成本很高，一個(gè)有效降低其成本的方法是提高產(chǎn)量。汽車(chē)是一個(gè)很好的切入點(diǎn)，通過(guò)補(bǔ)貼政策，促進(jìn)燃料電池汽車(chē)的規(guī)?；a(chǎn)，從而大幅度降低燃料電池成本，提升其技術(shù)，推動(dòng)氫能社會(huì)的建設(shè)和發(fā)展。燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的最主要特點(diǎn)是技術(shù)含量高且產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)，其技術(shù)水平和國(guó)家工業(yè)體系及基礎(chǔ)是密切相關(guān)的。

氫燃料電池汽車(chē)是終極的清潔能源汽車(chē)。近二十年里，全球大多大車(chē)企都嘗試過(guò)開(kāi)發(fā)，但是因?yàn)槠浼夹g(shù)難度高、產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)，性能和成本一直很難達(dá)到商業(yè)化的標(biāo)準(zhǔn)，因而很多車(chē)企都淺嘗則止。2021年12月，河南、河北兩大城市群相繼獲批，全國(guó)5個(gè)燃料電池汽車(chē)示范應(yīng)用城市群共涵蓋47座城市，跨地域開(kāi)展氫燃料電池汽車(chē)推廣，“國(guó)家+地方”兩級(jí)配套補(bǔ)貼力度大。

中國(guó)的氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)在全球范圍內(nèi)在技術(shù)上處于中流的位置，而在規(guī)模上則處于第一梯隊(duì)。氫能和燃料電池的技術(shù)水平和國(guó)家工業(yè)體系及基礎(chǔ)是密切相關(guān)的，目前高端的氫能設(shè)備都來(lái)自國(guó)外供應(yīng)商，譬如35MPa壓力的加氫站零部件已經(jīng)國(guó)產(chǎn)化，但70MPa壓力的加氫站零部件則仍然依靠國(guó)外供應(yīng)商。

國(guó)際上氫燃料電池產(chǎn)品的功率密度一般在3.0kW/L以上，而國(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品的普遍水平是在2kW/L。但是，中國(guó)的氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)在規(guī)模上又是巨大的。首先中國(guó)是產(chǎn)氫大國(guó)，占世界總量的34%。

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