氢燃料电池是氢能高效利用的主要方式,横跨电力、供热和燃料动力三个领域,氢燃料电池的技术发展在目前全球能源结构变革中占有重要的地位。
氢燃料电池是氢能高效利用的主要方式,横跨电力、供热和燃料动力三个领域,氢燃料电池的技术发展在目前全球能源结构变革中占有重要的地位。
氢燃料电池是以氢为燃料,通过电化学反应,将氢燃料中的化学能转化为电能的装置。与传统的化石燃料发动机相比,氢燃料电池具有无污染排放、噪声很低、能量转换效率高的优点。另外,氢燃料电池的技术进步将以点带面,带动氢的制取、储存、运输等多方面的技术进步,极大地加快氢能产业整体技术升级。
近年来,中国氢燃料电池行业受到各级政府的高度重视和国家产业政策的重点支持。国家陆续出台了多项政策,鼓励氢燃料电池行业发展与创新,《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》《关于深入打好污染防治攻坚战的意见》《关于组织开展“十四五”第一批国家能源研发创新平台认定工作的通知》等产业政策为氢燃料电池行业的发展提供了明确、广阔的市场前景,为企业提供了良好的生产经营环境。
到2025年,基本掌握核心技术和制造工艺,燃料电池车辆保有量约5万辆,部署建设一批加氢站,可再生能源制氢量达到10-20万吨/年,实现二氧化碳减排100-200万吨/年。到2030年,形成较为完备的氢能产业技术创新体系、清洁能源制氢及供应体系,有力支撑碳达峰目标实现。到2035年,形成氢能多元应用生态,可再生能源制氢在终端能源消费中的比例明显提升。
氢燃料电池汽车快速增长
氢燃料电池汽车需求有望快速增长:根据中国氢能联盟数据, 2020-2060 年通过使用绿氢有望实现超过 200 亿吨的碳减排量,其中交通行业累计减排量最大,约为 156 亿吨,减排占比 70%以上,可再生氢将在交通、钢铁、化工等领域成为主要的零碳原料。
全球绿氢需求有望从 2021 年的 3.76 万吨增长到 2030 年的 3320.44 万吨,CAGR 有望 达到 112.49%。根据 Statista 和国际可再生能源机构预测,绿氢在交通业总能源消耗中的占比预计由 2020 年低于 0.1%的较低水平提升至 2050 年 12%。2017-2021 年,随着氢燃料电池车销量提升,燃料电池在交通领域装机量逐步提升。
根据 E4tech 数据,2017-2021 年交通领域氢燃料电池装机逐渐由 435.7MW 提升至 1,964.80MW,复合增长率达 46%。2017-2021 年交通领域氢燃料电池装机占全 球燃料电池总装机比例逐步由 66%提升至 85%。在碳达峰、碳中和的目标指引下,氢燃料汽车需求 有望快速增长。根据中国氢能联盟预测,2050 年我国燃料电池汽车保有量有望超过 300 万辆,加氢站数量有望达到 1 万座,氢能消耗占比将达到 10%。
氢燃料电池是燃料电池汽车的核心零部件,具有转化效率高、无碳排放等特点:燃料电池汽车主要 结构包括电驱系统、燃料电池、车载储氢系统、电池系统等。根据国富氢能招股说明书(申报稿), 氢燃料电池成本约占燃料电池汽车总成本的 50%,且燃料电池性能对整车功率输出、运行寿命等参 数具有重要影响,因此氢燃料电池是燃料电池汽车的核心零部件。氢燃料电池是由电极、电解质、 外部电路三部分构成的电化学装置,可通过电化学反应将氢气的化学能转变为电能。
主流技术——PEM 燃料电池的发电原理为:燃料(氢气)进入燃料电池的正极,在阳极上进行还原反应, 释放电子形成带正电荷的氢离子,氢离子穿过电解质到达负极,在负极与氧化剂(氧气)上进行氧 化反应生成水。在此过程中,电子不能通过电解质,从而只能流入电路,形成电流,产生电能。由 于燃料电池工作并不通过燃烧等热机过程,可直接将化学能转化成电能,理论上燃料电池热电转化 效率可达 85%-90%。
根据中研普华产业研究院发布的《2023-2028年氢燃料电池汽车行业深度分析及投资价值研究咨询报告》显示
目前市场上有几家汽车制造商提供氢燃料电池汽车,每种汽车都有自己独特的特性和功能。最受欢迎的车型之一是丰田Mirai,其续航里程超过645公里,可以在大约五分钟内加油。本田Clarity有着超过580公里的续航里程和宽敞的内部空间。现代Nexo是一款较新的车型,拥有未来主义的设计,续航里程可达610公里。国内的长安深蓝SL03,续航里程可以达到700公里以上。所有这些车型都有着零排放、安静运行和平稳的驾驶体验。当然与传统的汽油动力汽车相比,这些车辆的成本仍然相对较高。
氢燃料电池汽车行业发展前景
1、政策利好行业发展
国家发改委、国家能源局联合印发的《氢能产业发展中长期规划》提出,立足本地氢能供应能力、产业环境和市场空间等基础条件,结合道路运输行业发展特点。重点推进氢燃料电池中重型车辆应用,有序拓展氢燃料电池等新能源客、货汽车市场应用空间,逐步建立燃料电池电动汽车与锂电池纯电动汽车的互补发展模式,促进氢燃料电池汽车行业发展。
2、“双碳”战略推动行业发展
2020年是全球氢能发展加速之年,碳达峰、碳中和战略下脱碳成为全球氢能发展的第一驱动力。在此背景下,我国提出二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。低碳清洁的氢能源成为实现碳中和路径的重要抓手。在政策的推动下,未来我国氢能源行业将进一步扩大市场,氢燃料电池汽车迎来新的发展方向。
3、配套设施逐步完善利于行业发展
数据显示,2025年氢能源将满足全球最终能源需求的7%。在倡导健康环保的时代背景之下,发展新能源汽车是目前的主流趋势之一,其中氢能源汽车具有良好的环境相容性、能量转换效率高、噪音小、续航里程长、加注燃料时间短、无需充电等特点,被视为很有前景的清洁能源汽车。
为构建可持续发展社会,未来,氢燃料电池汽车市场规模将会进一步扩大,加速推进绿色环保社会。氢燃料电池汽车行业将迎来重大发展机遇。想了解更多行业详情请点击中研普华产业研究院发布的《2023-2028年氢燃料电池汽车行业深度分析及投资价值研究咨询报告》。
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2023-2028年氢燃料电池汽车行业深度分析及投资价值研究咨询报告
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