由中國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會(huì)氫能分會(huì)（簡(jiǎn)稱“氫能促進(jìn)會(huì)”）聯(lián)合30余家氫能產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)和科研院校共同編寫的《中國(guó)氫能技術(shù)發(fā)展研究報(bào)告2024》（簡(jiǎn)稱《報(bào)告》）近日在京發(fā)布。

《報(bào)告》著眼于我國(guó)氫能全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)，圍繞氫能“制儲(chǔ)輸用”各關(guān)鍵環(huán)節(jié)，從技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、不同技術(shù)路線對(duì)比、核心技術(shù)與關(guān)鍵裝備水平、國(guó)內(nèi)外技術(shù)水平比較等方面進(jìn)行了全面梳理，并立足全球氫能技術(shù)前沿發(fā)展方向與我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)際需要，分析并提出了我國(guó)氫能全產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展方向的科學(xué)建議。

《報(bào)告》指出，氫能技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用是推進(jìn)交通領(lǐng)域深度脫碳的關(guān)鍵途徑之一。目前氫能在交通領(lǐng)域應(yīng)用的主要形式為氫燃料電池技術(shù)和氫內(nèi)燃機(jī)技術(shù)，兩種技術(shù)的能量轉(zhuǎn)化方式不同。氫燃料電池技術(shù)無(wú)須經(jīng)歷熱機(jī)過(guò)程，因此不受卡諾循環(huán)限制，能量轉(zhuǎn)化效率較高。氫內(nèi)燃機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)類似，其能量轉(zhuǎn)化過(guò)程受卡諾循環(huán)限制，能源轉(zhuǎn)化效率低于燃料電池技術(shù)。

《報(bào)告》顯示，燃料電池作為氫能產(chǎn)業(yè)鏈中的重要應(yīng)用裝備之一，其技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，產(chǎn)業(yè)鏈和供應(yīng)鏈也較為完備。目前，我國(guó)燃料電池技術(shù)已邁入產(chǎn)業(yè)化階段，東部地區(qū)燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈布局較完整，北京、上海、江蘇、浙江、廣東等地是燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈主要聚集區(qū)。隨著競(jìng)爭(zhēng)者的不斷增多和市場(chǎng)的日漸成熟，我國(guó)燃料電池技術(shù)正處于商業(yè)化應(yīng)用階段，市場(chǎng)格局也正在重塑。

《報(bào)告》顯示，在燃料電池系統(tǒng)層面，我國(guó)燃料電池單堆系統(tǒng)額定功率已達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

金屬雙極板燃料電池單堆和石墨雙極板燃料電池單堆的額定功率均已邁上300kW級(jí)別，并開發(fā)出了額定功率為400kW的石墨金屬?gòu)?fù)合燃料電池電堆。截至2024年9月，國(guó)產(chǎn)石墨板燃料電池電堆最高體積功率密度（不含端板）為4.5kW/L，金屬板燃料電池電堆最高體積功率密度（不含端板）為5.2kW/L。加拿大巴拉德石墨板燃料電池電堆最高體積功率密度（不含端板）為4.3kW/L，豐田金屬板燃料電池電堆最高體積功率密度（不含端板）為5.4kW/L。石墨板燃料電池電堆性能基本達(dá)到國(guó)際一流水平，金屬板燃料電池電堆性能與國(guó)際先進(jìn)水平差距快速縮小。

在設(shè)計(jì)壽命方面，國(guó)內(nèi)燃料電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)壽命普遍為30000h，與國(guó)外先進(jìn)水平一致，但由于國(guó)內(nèi)燃料電池技術(shù)發(fā)展時(shí)間短、技術(shù)迭代速度快，設(shè)計(jì)壽命和實(shí)際使用壽命間的一致性有待進(jìn)一步驗(yàn)證。在燃料電池輔助系統(tǒng)方面，空壓機(jī)、循環(huán)泵、增濕器、系統(tǒng)控制器、熱交換器以及水泵等主要設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率普遍達(dá)到較高水平。

《報(bào)告》指出，在關(guān)鍵材料與核心零部件方面，當(dāng)前我國(guó)采取石墨雙極板和金屬雙極板并行的發(fā)展路線，且已具備較高國(guó)產(chǎn)化程度，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程和技術(shù)發(fā)展勢(shì)頭迅猛。部分企業(yè)已開始復(fù)合雙極板的研發(fā)試制工作。

第二代催化劑覆膜（CCM）催化劑電極是目使用最為廣泛的膜電極制造工藝，我國(guó)已經(jīng)掌握了較為成熟的膜電極制造技術(shù)，膜電極產(chǎn)品性能接近國(guó)際先進(jìn)水平，部分指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，有序膜電極成為下一代膜電極制備技術(shù)的主攻方向。

燃料電池催化劑的技術(shù)壁壘與制造成本較高，產(chǎn)業(yè)化流程相對(duì)較長(zhǎng)，我國(guó)已初步實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化生產(chǎn)，但國(guó)產(chǎn)催化劑在鉑擔(dān)載量、催化劑活性、耐久性方面仍有提升空間。

在質(zhì)子交換膜方面，國(guó)產(chǎn)質(zhì)子交換膜產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，部分性能指標(biāo)與國(guó)際領(lǐng)先企業(yè)產(chǎn)品持平，并逐步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品的規(guī)?；娲?。

燃料電池膜電極的氣體擴(kuò)散層是目前燃料電池“八大件”當(dāng)中“卡脖子”問(wèn)題較為突出的一種關(guān)鍵材料，雖然國(guó)產(chǎn)化碳紙已取得一定突破，部分性能參數(shù)已接近日本東麗等國(guó)際龍頭品牌水平，但國(guó)產(chǎn)碳紙受限于碳纖維分散、連續(xù)化生產(chǎn)技術(shù)以及產(chǎn)品一致性等方面的制約，尚未實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，進(jìn)口產(chǎn)品目前在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中仍占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位。

總體來(lái)看，我國(guó)已具備較為成熟的燃料電池電堆及系統(tǒng)集成技術(shù)，性能指標(biāo)已與國(guó)際先進(jìn)水平接近，電堆與系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化程度逐步提升，催化劑、質(zhì)子交換膜、氣體擴(kuò)散層等核心材料在性能和市場(chǎng)占有率等方面仍有較大提升空間。