随着经济全球化和人民生活水平的提高,人类对能源的需求与日俱增。能源是社会发展的推动力,目前,世界使用的主要能源为煤、石油、天然气等。但这些均为不可再生资源,同时燃烧时会造成环境污染、全球变暖、雾霾等一系列问题,影响人们的生存环境。人类需发展新型的清洁
储氢材料(hydrogen storage material)一类能可逆地吸收和释放氢气的材料。最早发现的是金属钯,1体积钯能溶解几百体积的氢气,但钯很贵,缺少实用价值。
氢基能源规模化储存和运输是氢基能源大规模商业化应用的基础,高效率、低成本的储输方式是降低氢基能源终端应用成本的关键因素之一。
随着经济全球化和人民生活水平的提高,人类对能源的需求与日俱增。能源是社会发展的推动力,目前,世界使用的主要能源为煤、石油、天然气等。但这些均为不可再生资源,同时燃烧时会造成环境污染、全球变暖、雾霾等一系列问题,影响人们的生存环境。人类需发展新型的清洁高效能源取代传统化石燃料。氢能作为化石燃料的首选替代品,引起世界各国密切关注,氢能应用技术正迅速发展,氢能的发展必将带动储氢材料行业繁荣。
据中研产业研究院《2024-2029年版储氢材料市场行情分析及相关技术深度调研报告》分析:
随着燃料电池技术的日益成熟与发展,以氢气为燃料的电动汽车也将迅速发展起来,这就要求必须有安全高效的贮氢系统与之相匹配。传统的液态及高压气态贮氢方式由于成本、质量、体积大小以及安全性等因素限制,无法应用于车载贮氢系统。相比之下,金属氢化物作为一种新型的能源材料,具有贮氢密度高、安全高效及环境友好等优点,将成为未来车载燃料电池的氢载体,所以储氢材料的重点投资区域应在一线城市,尤其是新能源汽车行业地区。
目前储氢材料研究已经取得了很多重大突破,为储氢材料的研究开拓了新的领域。未来储氢材料研究发展的新方向是以开发安全高效的复合储氢材料为前提,实现储氢材料的规模化制备与可循环利用。经过国内外研究者的共同努力,相信氢能在时代中将会扮演重要的角色。
液态有机储氢是通过不饱和液体有机物与氢进行可逆反应,即脱氢反应和加氢反应。液态有机储氢具有储氢量大,可重复利用,储运安全等优点。目前,常用的有机材料是烯烃、炔烃、芳烃等不饱和有机液体,但从储存过程的能耗,储氢量等方面考虑,最佳的储氢溶剂为芳烃,是一个理想的有机储氢材料。
碳质储氢材料具有易解吸、吸氢量大、质量轻等特点,是一种非常具有应用前景的物理吸附储氢方式,其中活性炭储氢最为突出。活性炭的储氢机理是依靠材料的孔隙结构、比表面积和表面官能团。研究表明,在常压和低温条件下,活性炭的储氢量与其比表面积和微孔孔容成正相关关系,孔径在0.6~0.7nm时对储氢量的贡献最大,储氢质量分数可达到6%~7%。
当前氢气较成熟的储存方式主要有气态和液态两种形式,运输方式主要有长管拖车、液氢槽车和管道运输。氨和甲醇是氢基能源目前主要的衍生品类,两者均为成熟的工业原料,运输方式比较成熟,一般以液态形式通过车、船、铁路以及管道等方式进行运输。氢基能源的大规模、长距离管道运输在国内外均有较为成熟运行案例,目前国内正处于氢基能源规模化发展的起步阶段,预期为适应氢基能源大规模发展与应用的要求,未来氢基能源将形成以管道承担远距离运输,以其他运输方式承担中短距离运输的综合输运系统。
管道运输是未来氢基能源大规模、长距离运输的主要方式。根据不同规格管道造价及输送能力预测,按照8%资本金内部收益率要求,我院依据各类管道发展路径展望下的不同时期技术参数,测算得到现状、中期及长期三个不同阶段氢、氨、甲醇管道输送距离与管输成本之间的关系。
我国储氢材料市场现状分析
由于我国水风光等可再生能源主要布在西部和北部的资源禀赋,绿氢制备与需求之间呈现典型的逆向分布特征,需要通过有效的运输途径将西部和北部可再生能源制备的绿氢输送到中东部的用能中心。为解决绿氢的长距离运输问题,我院初步规划布局了“西氢东输”的新格局,即在西部及北部(新疆、青海、内蒙古、西藏等地)利用大型新能源基地配套大型制氢基地,进行大规模制氢,再利用纯氢管道将氢输往中部以及东部区域进行消纳。
根据研究,为实现“碳中和”目标,未来全国绿氢年需求将达到1.2亿吨,相应需配套约26亿千瓦风光资源与12亿千瓦制氢设备。为实现氢能长距离经济输运,构建以“西氢东输”为主的全国高标准骨干氢网,总投资超过10万亿元人民币,管道总长度约9.3万公里,承载约7900万吨/年的输氢能力(相当于2.7亿吨原油的热值,约占我国原油年使用量的35%左右;或相当于3.9亿吨标煤的热值,年可减少二氧化碳排放约10亿吨)。“西氢东输”主要布局三条管线流向:蒙东/蒙西→京津冀;新疆/青海→陕西/甘肃/宁夏/湖北/川渝→山东/河南/江浙沪皖/闽赣湘;西藏→云南/贵州→广东/广西。
预计全国氢能骨干管网基本建成后,终端用氢成本将大幅下降,全国范围内可实现以管道运输为主,交通运输为辅的综合氢能运输系统,终端绿氢价格将低于25元/千克,促进氢能的市场竞争力大幅提升,助力我国新型能源体系的顺利构建。
2月20日,交通运输部发布关于国家电力投资集团有限公司开展重卡换电站建设组网与运营示范等交通强国建设试点工作的意见。原则同意在重卡换电站建设组网与运营示范、氢燃料电池研发与氢能交通运营平台应用、城市级绿能交通体系建设与应用等方面开展试点。根据《意见》,此次氢燃料电池研发与氢能交通运营平台应用的试点组织单位是国家电力投资集团有限公司,试点指导单位是由交通运输部综合规划司牵头,运输服务司、科技司配合。具体试点实施单位则是国家电投集团氢能科技发展有限公司。
近期,除了交通运输部的新政,重庆、广东等多地也发布鼓励氢能产业的政策。重庆市经济和信息化委员会发布的《重庆市数字能源低碳城市发展行动方案(2024—2026年)(征求意见稿)》提出,强化川渝两地协同,深度挖掘氢燃料电池汽车城际干线物流应用场景,加速氢燃料电池汽车在城市配送、公交、环卫、港口运输等领域的推广应用,持续提升“成渝氢走廊”示范应用规模,川渝联动申报国家燃料电池汽车示范城市群。
根据《氢能产业发展中长期规划(2021—2035 年)》,“十四五”时期国内燃料电池车辆保有量将达到约5万辆,同时部署建设一批加氢站,可再生能源制氢量每年达到10万吨至20万吨,实现二氧化碳减排每年100万吨至200万吨。到2050年,国内氢气需求量将接近6000万吨,实现二氧化碳减排约7亿吨,氢能在我国终端能源体系中占比超过10%,产业链年产值达到12万亿元,成为引领经济发展的新增长极。
从行业发展来看,政策支持和技术进步的双重推动下,绿电成本下降,我国绿氢产业呈现蓬勃发展态势。根据中国产业发展促进会氢能分会统计,2023年1月至11月,我国签约、获批及公示的绿氢项目数量累计64个,项目规划总投资突破4100亿元,全部投产后新增绿氢产能将达234.7万吨/年(绿氨和绿色甲醇项目按氢当量折算)。
当前国内电力运营商和化工集团大力布局绿电制氢,电解槽是绿氢项目核心设备。目前国内多个项目陆续备案投运,我们认为今明两年规划项目有望加快建设,电解槽招投标放量后电解槽企业订单有望加速落地。同时欧洲、中东等海外地区亦在规划大规模绿氢项目,关注电解槽出海机会。氢储运作为氢能产业的重要环节,是氢能实现大规模商业化应用的关键因素,其核心技术、关键设备与材料环节有望受益。
中信证券指出,展望2024年,政策效应有望不断累加,FCEV和绿氢产业链发展均有望提速,产业预期料将得以修复。按照氢能中长期发展规划目标推算,2024/2025年氢能车产业链市场规模有望连续翻番增长。绿氢新兴应用逐步落地或推动2025~2030年电解槽需求CAGR达到75%。
想要了解更多储氢材料市场行情详情分析,可以点击查看中研普华研究报告《2024-2029年版储氢材料市场行情分析及相关技术深度调研报告》。
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2024-2029年版储氢材料市场行情分析及相关技术深度调研报告
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