行業主要上市公司：美錦能源(000723);厚普股份(300471);中國石化(600028);衛星化學(002648);嘉化能源(600273);億華通(688339)等

本文核心數據：氫能源板塊上市公司研發費用;氫能源相關論文發表數量

全文統計口徑說明：1)論文發表數量統計以“hydrogen energy”為關鍵詞，選擇“中國”、“論文”篩選。2)統計時間截至2022年8月17日。3)若有特殊統計口徑會在圖表下方備注。

氫能技術概況

1、氫能源的界定及分類

(1)氫能源的界定

氫能是氫在物理與化學變化過程中釋放的能量。氫能是氫的化學能，氫在是宇宙中分布最廣泛的物質，它構成了宇宙質量的75%，儲量豐富。氫能被視為21世紀最具發展潛力的清潔能源，隨著世界范圍內對綠色經濟發展重視程度的提升，氫能源的需求和應用領域不斷擴展。

(2)氫能源的分類

按照氫氣的來源，通常將氫能源分為三類，即灰氫、藍氫和綠氫。

2、技術全景圖：四大環節構成

氫能產業主要由制氫、儲氫、運氫、加氫和用氫四大環節構成。為發揮氫能重要能源載體作用，需大力推動氫能產業每個環節的技術發展。其中電解水制氫、液態/固態儲氫、液態有機儲氫、氫燃料電池等先進技術研究對氫能產業規模化應用具有重要意義。

氫能產業技術發展歷程：始于上世紀50年代

中國的氫能與燃料電池技術研究始于上世紀50年代。20世紀80年代以來，相繼啟動了863計劃和973計劃，加速以研究為基礎的技術商業化項目，氫能和燃料電池均被納入其中。“十三五”期間，氫能與燃料電池開始步入快車道。2016年以來相繼發布《能源技術革命創新行動計劃(2016-2030年)》、《節能與新能源汽車產業發展規劃(2012-2020年)》、《中國制造2025》等頂層規劃。2019年兩會期間，氫能首次寫入政府工作報告。2020年4月，氫能被寫入《中華人民共和國能源法》(征求意見稿)。2021年，“十四五”規劃指出要在氫能與儲能等前沿科技和產業變革領域，組織實施未來產業孵化與加速計劃，謀劃布局一批未來產業。2022年發布第一個氫能源專項規劃——《氫能產業發展中長期規劃(2021-2035 年)》，為中國氫能源產業發展作為指引。

氫能產業技術政策背景：政策加持技術水平提升

近些年來，我國提出了一系列氫能產業技術發展相關政策，包括氫氣制備、儲運、應用和燃料電池等關鍵技術，使得氫能產業技術水平穩步提升。

氫能產業技術發展現狀

1、氫能產業技術科研投入現狀

(1)國家重點專項

為推進氫能技術發展及產業化，國家重點研發計劃啟動實施“氫能技術”重點專項。2018-2022年，“氫能技術”重點專項數量逐年增加。2018年僅9項技術專項，到2022年，“氫能技術”重點專項圍繞氫能綠色制取與規模轉存體系、氫能安全存儲與快速輸配體系、氫能便捷改質與高效動力系統及“氫能萬家”綜合示范4個技術方向，擬啟動24項重點專項。

(2)A股上市企業研發費用

目前，中國氫能市場正處于發展初期，行業整體研發投入水平不算太高。從A股市場來看，2017-2021年，我國氫能源板塊上市公司研發總費用逐年增長，2022年第一季度，氫能源板塊上市公司研發總費用約158.69億元。

2、氫能產業技術科研創新成果

(1)論文發表數量

從氫能相關論文發表數量來看，2010年至今我國氫能相關論文發表數量呈現逐年遞增的趨勢，可見氫能科研熱度持續走高。截至2022年8月，我國已有80825篇氫能相關論文發表。

注：統計時間截至2022年8月。

(2)技術創新熱點

通過創新詞云可以了解氫能產業技術領域內最熱門的技術主題詞，分析該技術領域內最新重點研發的主題。通過智慧芽提取該技術領域中最近5000條專利中最常見的關鍵詞，其中，催化劑、燃料電池、制氫系統、電解水、電解槽等關鍵詞涉及的專利數量較多，說明氫能領域近期的研發和創新重點集中于燃料電池和制氫等領域。

(3)專利聚焦領域

從氫能專利聚焦的領域看，目前氫能產業專利聚焦領域較明顯，其主要聚焦于催化劑、燃料電池、制氫系統、電解水、電解槽等。

注：圖中格子數量表示每家公司的專利覆蓋率，每個格子代表相同數量的專利。

主要氫能產業環節技術分析

1、前端制氫環節：可再生能源電解制氫是氫源終極方案

制氫環節技術主要包括化石能源制氫和可再生能源制氫。其中，利用化石能源制氫并未擺脫能源對石油、煤炭和天然氣的依賴，仍會產生大量碳排放;即使是加上CCUS捕集制備的藍氫，一旦甲烷在制備過程中發生泄漏，對氣候的影響比碳排放更大。而利用可再生能源進行電解水制氫，生產過程基本不會產生溫室氣體。

2、中端儲運氫環節：固態儲運安全性更好

儲運氫氣的方式主要分為氣態儲運、液態儲運和固態儲運。相比于氣氫儲運和液氫儲運，固態儲運在安全性方面優勢明顯。

3、后端加氫及氫燃料電池

(1)加氫：站內制氫成本優勢大

加氫基礎設施是氫能利用和發展的中樞環節，是氫能產業發展的核心配套設施。根據氫氣來源不同，加氫站可分為外供氫加氫站和站內制氫加氫站。相較于外供氫而言，站內制氫能夠大幅減小氫氣的運輸成本。

(2)氫燃料電池：質子交換膜燃料電池是主流發展方向

按電解質的種類不同，燃料電池可分為堿性燃料電池、質子交換膜燃料電池、硝酸型燃料電池、碳酸型燃料電池、固體氧化物燃料電池等。其中，質子交換膜燃料電池是當前燃料電池的主流技術發展方向。

氫能產業技術發展痛點及突破

1、氫能產業技術發展痛點

(1)高成本是制約氫能大規模發展的關鍵

當前，經濟性為氫能產業發展最大的挑戰因素，即使是成本相對較低的氫氣($0.5/kg)，除了轉化成氨用作肥料以外，絕大多數氫能應用場景都比現有化石能源技術昂貴。解決氫能產業在綠氫制備、儲運氫、加氫站建設、燃料電池電堆等關鍵環節的經濟性問題，是未來氫能大規模發展必須要攻克的一道難題。

(2)制氫技術：先進電解技術發展不成熟

目前國內電解水制氫的成熟技術為堿性電解水制氫技術，堿性水電解槽難以響應瞬態負載，因而難以與波動大的可再生電力配合。另外，PEM電解水制氫技術也面臨著匹配可再生能源電力而進行的電解槽設計、控制技術以及電源系統設計等尚不成熟的局面。

2、氫能產業技術發展突破

(1)先進電解技術：PEM電解槽設計改進突破

PEM電解槽設計改進策略方向包括更輕更穩定的端板和雙極板、經濟且耐腐蝕的集電器等。據Yagya N Regmi博士的研究小組研究發現，PEM電解中發生不含鉑族金屬催化的析氧反應在短期內是無法實現的，因此，盡可能使銥的質量活性最大化才是目前的可行策略。

(2)氫能儲運：固態儲氫和潛液式液氫泵突破儲運氫技術瓶頸

氫能儲運技術突破在于提高儲氫密度和安全性，以及降低運輸成本。固態儲氫是利用物理或化學吸附將氫氣儲存在固體材料之中。固態儲氫具有體積儲氫密度高、安全性更好的優勢，因此是一種有前景的儲氫方式。因此，固態儲氫得到了越來越多的研究和關注，主要工作集中在儲氫材料的研發與改性等方面。以氫楓能源的鎂基固態儲氫為例，鎂基固態儲氫具有資源、性能及技術優勢。

液氫泵為液氫儲運的重要部件，用于對液體氫氣進行傳輸分配。從氫能全產業鏈來看，氫氣輸配成本和初始資本支出為降本的最主要環節。潛液式液氫泵取代了外置泵，減少了氫蒸發，去掉了氣氫壓縮機;且用液氫的冷源省去制冷系統。此外，潛液式液氫泵大流量液氫泵直接加注，不用高壓儲罐，去除級聯儲存;最終的結果是減少初始投資和運行成本，使氫氣的售價與汽油、柴油比肩。

氫能產業技術發展方向及趨勢：氫能各環節技術加快突破

氫能供應體系發展路徑以實現綠色經濟高效便捷的氫能供應體系為目標，中國將在氫的制儲運加各環節上逐漸突破。從長遠看，隨著用氫需求的擴大，結合可再生能源的分布式制氫加氫一體站、經濟高效的集中式制氫、液氫等多種儲運路徑并行的方案將會是主要的發展方向。

「前瞻碳中和戰略研究院」聚焦碳中和領域的政策、技術、產品等開展研究，瞄準國際科技前沿，服務國家重大戰略需求，圍繞“碳中和”開展有組織、有規劃科研攻關，促進碳中和技術成果轉化和推廣應用，為企業創新找到技術突破口，為各級政府提供碳達峰、碳中和的戰略路徑管理咨詢和技術咨詢。院長徐文強博士畢業于美國加州大學伯克利分校，二十余年來一直深耕于低碳清潔能源和綠色材料領域的基礎研究、產品開發和產業化，擁有55項專利、33篇論文，并已將30多種產品推向市場，創造商業價值50+億元，專注于氫能、太陽能、儲能等清潔能源研究。

以上數據參考前瞻產業研究院《氫能產業技術趨勢前瞻及投資價值戰略咨詢報告》，同時前瞻產業研究院還提供產業大數據、產業研究、政策研究、產業鏈咨詢、產業圖譜、產業規劃、園區規劃、產業招商引資、IPO募投可研、IPO業務與技術撰寫、IPO工作底稿咨詢等解決方案。

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