人類(lèi)歷*每一次能源利用的里程碑式發(fā)展，都會(huì)開(kāi)啟一個(gè)新的時(shí)代。從木柴到煤炭再到石油，人類(lèi)文明也隨之飛速進(jìn)步，同時(shí)也越來(lái)越離不開(kāi)能源。

而目前煤炭和石油等石化能源正面臨著枯竭，人類(lèi)文明又將面臨一個(gè)重大的轉(zhuǎn)折。未來(lái)能源的選擇將何去何從？

答案似乎模糊卻也清晰，、清潔、可持續(xù)是要素，其中是必要條件。

就意味著能量密度高，尋蹤能源發(fā)展史不難發(fā)現(xiàn)每次能源的更迭都是在向更高的能量密度發(fā)展。

由此來(lái)看，目前所知的燃料中能量密度zui高就是氫氣，同時(shí)它還具備清潔和可持續(xù)的優(yōu)勢(shì)，因此氫能極大概率將成為能源的*之路。

核心觀(guān)點(diǎn)

1.氫能儲(chǔ)量大污染小效率高，有望取代傳統(tǒng)能源，市場(chǎng)直逼4萬(wàn)億美元。

• 氫是的替代能源。氫元素是宇宙zui豐富的元素，它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%。氫取自于水，反應(yīng)后生成水，實(shí)現(xiàn)了可循環(huán)*，同時(shí)氫能熱值142KJ/g，效率高，并且無(wú)工作溫度限制。

• 目前傳統(tǒng)能源的年均消費(fèi)量有45億億英熱單位，對(duì)應(yīng)市場(chǎng)空間超過(guò)3萬(wàn)8千億美元。如果氫能源成功替代傳統(tǒng)能源，其市場(chǎng)空間將直逼4萬(wàn)億美元。

2.上游電解水制氫技術(shù)將成主流，成本是掣肘，期待電價(jià)下降帶來(lái)利潤(rùn)空間。

• 制氫途徑主要有熱化學(xué)重整、電解水和光解水三類(lèi)。當(dāng)前主要以石化燃料化學(xué)重整為主，但是該方法不可持續(xù)也不環(huán)保；光解水是理論上的技術(shù)，但仍處于研究階段。

• 電解水低碳可持續(xù)，并且技術(shù)業(yè)已成熟，高電價(jià)引起的高成本是目前的主要障礙。近幾年，可再生能源發(fā)電的裝機(jī)總量和發(fā)電量都在快速增長(zhǎng)，電價(jià)下降是必然趨勢(shì)，所以我們預(yù)測(cè)未來(lái)5-10年電解水制氫即將“有利可圖”。

3.中游高密度儲(chǔ)氫是關(guān)鍵，高壓氣態(tài)是過(guò)渡，看好化學(xué)儲(chǔ)氫帶來(lái)產(chǎn)業(yè)突破。

• 高密度儲(chǔ)氫有低溫液態(tài)儲(chǔ)氫、高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫，儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)氫三種。低溫儲(chǔ)氫不經(jīng)濟(jì)；高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫是目前商業(yè)應(yīng)用的主要方式，但是比容量低限制了它的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

• 化學(xué)儲(chǔ)氫是的，比容量高、安全性好、成本低，但是材料的可逆吸放氫和吸放氫溫度技術(shù)問(wèn)題尚待攻克，一旦取得突破將打通整條氫能源產(chǎn)業(yè)鏈。

4.下游固定式領(lǐng)域發(fā)展穩(wěn)定，汽車(chē)領(lǐng)域或?qū)⒓ぐl(fā)1萬(wàn)5千億美元的市場(chǎng)空間，無(wú)人機(jī)上的應(yīng)用將是未來(lái)看點(diǎn)。

• 氫能源應(yīng)用以燃料電池為基礎(chǔ)，目前主要分布在叉、固定式和便攜式三個(gè)方面。

• 固定式領(lǐng)域發(fā)展快速，2013出貨功率187百萬(wàn)瓦特，年增長(zhǎng)率達(dá)到50%。交通領(lǐng)域，叉車(chē)市場(chǎng)向好，在美國(guó)年復(fù)合增速高達(dá)52%，小型車(chē)或在豐田Mirai*下取得突破，看1萬(wàn)5千億美元的市場(chǎng)空間。消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)預(yù)計(jì)將迎來(lái)爆發(fā)元年，其功能系統(tǒng)目前主要是鋰電池，搭載氫燃料電池的無(wú)人機(jī)具有輕量和高續(xù)航特性或?qū)?qiáng)勢(shì)逆襲。

5.建議關(guān)注公司：三環(huán)集團(tuán)、富瑞特裝、長(zhǎng)城電工。

• 三環(huán)集團(tuán)：固體氧化物燃料電池隔膜板的主要供應(yīng)商。

• 富瑞特裝：突破儲(chǔ)氫材料技術(shù)的企業(yè)。

• 長(zhǎng)城電工：控股中國(guó)燃料電池領(lǐng)域規(guī)模zui大的企業(yè)新源動(dòng)力9%的股權(quán)。

一、能源短缺和環(huán)境惡化，可持續(xù)清潔能源的開(kāi)發(fā)迫在眉睫

1.傳統(tǒng)石化能源可用年數(shù)不超過(guò)120年。

能源是人類(lèi)生存、生活與發(fā)展寸步難離的能量載體。沒(méi)有能源我們?nèi)祟?lèi)社會(huì)將至少倒退百年。

現(xiàn)如今大部分化學(xué)能源的儲(chǔ)量日益減少，由能源消費(fèi)引起的環(huán)境污染問(wèn)題也愈發(fā)嚴(yán)重，而人類(lèi)對(duì)能源的需求卻在與日俱增。這兩者的矛盾愈演愈烈，催化了新能源變革的加速發(fā)展。

目前人類(lèi)年均能源消費(fèi)總量超過(guò)127億噸石油當(dāng)量，以傳統(tǒng)的石化能源石油、煤炭和天然氣為主，占據(jù)了總能源消費(fèi)量的80%以上。

而石化能源的儲(chǔ)量是有限的，據(jù)BP統(tǒng)計(jì)，按照目前的采儲(chǔ)比，煤炭、石油和天然氣的可使用年限分別僅剩113年、55年和53年。也就是說(shuō)，如果不開(kāi)發(fā)新的能源，一百多年以后，人類(lèi)將面臨能源耗竭的絕境。

煤炭、石油和天然氣的等，除了是能源系統(tǒng)的支柱外，同時(shí)還是橡膠、塑料制品、化纖、農(nóng)藥、醫(yī)藥等生活用品的原料來(lái)源，在人類(lèi)生活的方方面面都扮演著*的角色。

傳統(tǒng)能源的耗竭，不僅意味著整個(gè)能源體系的癱瘓，我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷娑紝⑸钍苡绊憽?/span>

2.環(huán)境惡化，生存受到挑戰(zhàn)

傳統(tǒng)石化能源的組成元素主要是C、H、O，其中大部分還含有S、N等雜質(zhì)元素，在它燃燒供能的過(guò)程中不可避免的會(huì)產(chǎn)生碳氧化物、硫化物、氮氧化物等危害環(huán)境的污染氣體，其中尤以碳氧化物的排放zui為嚴(yán)重。

據(jù)統(tǒng)計(jì)年均排放的二氧化碳量是消耗的化石燃料的兩倍多，也即使用1噸石油將排放2噸的二氧化碳。

由此造成的大氣污染、溫室效應(yīng)等環(huán)境破壞已經(jīng)對(duì)人類(lèi)生活造成嚴(yán)重影響。前兩年柴靜的穹頂之下向我們揭示了中國(guó)霧霾的嚴(yán)峻性，變暖導(dǎo)致的冰川融化和海平面上升也都在不斷吞噬著人類(lèi)的生存環(huán)境。

3.可持續(xù)清潔能源的開(kāi)發(fā)是*解決方案

在能源短缺和環(huán)境惡化兩大困境的威脅下，可持續(xù)清潔能源的開(kāi)發(fā)日益迫切。

傳統(tǒng)能源中80%以上都被用作能量載體為交通運(yùn)輸、工業(yè)和發(fā)電提供能量，如果將這部分消耗的石化能源用可持續(xù)清潔能源替代，能源和環(huán)境問(wèn)題都將迎刃而解。

二、氫能源是*能源之路

目前可替代的新能源包括可再生電力、生物質(zhì)和氫能等，我們認(rèn)為氫能是的新能源，zui有希望成為能源的*解決方案。

因?yàn)闅淠芟啾扔谄渌茉捶桨赣酗@著的優(yōu)勢(shì)：

1）儲(chǔ)量大、污染小、效率高；

2）比能量高（單位質(zhì)量所蘊(yùn)含的能量高）；

3）可持續(xù)發(fā)展。

1.氫能大儲(chǔ)量、*、率

氫元素是宇宙儲(chǔ)量zui豐富的，它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%，在地球上排第三，大儲(chǔ)量保證其作為能源供給的充足性。此外，氫元素主要以水的形式存在，原料非常容易獲取。

此外，氫氣的供能方式主要是和氧氣反應(yīng)生成水釋放化學(xué)能，其產(chǎn)物除了水無(wú)其他中間產(chǎn)物，整個(gè)供能過(guò)程無(wú)浪費(fèi)、*。

2.氫能源生產(chǎn)和使用形成可循環(huán)閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展

氫能的研究已經(jīng)有幾百年的歷史了。1766年，卡文迪許*次從酸和金屬反應(yīng)中制得了氫氣，1818年英國(guó)有目的的電解水制取氫氣，開(kāi)發(fā)了新的氫氣來(lái)源“水”。

1970年通用汽車(chē)提出“氫經(jīng)濟(jì)”的概念。近年來(lái)，隨著燃料電池的迅速發(fā)展，氫能作為zui適宜的燃料也隨之進(jìn)入一個(gè)高速發(fā)展階段。

下圖是 “氫經(jīng)濟(jì)”概念示意圖，氫能來(lái)自于水用，使用后的產(chǎn)物仍為水，由此形成一個(gè)可循環(huán)閉環(huán)系統(tǒng)，具有可持續(xù)性。

3.氫氣比能量高，易于實(shí)現(xiàn)輕量化和高續(xù)航

氫氣是常見(jiàn)燃料中熱值z(mì)ui高的（142KJ/g），約是石油的3倍，煤炭的4.5倍。這意味著，消耗相同質(zhì)量的石油、煤炭和氫氣，氫氣所提供的能量zui大，這一特性是滿(mǎn)足汽車(chē)、航空航天等實(shí)現(xiàn)輕量化的重要因素之一。

現(xiàn)階段來(lái)看，氫氣作為能量載體的zui大競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是電池。目前電池市場(chǎng)發(fā)展已經(jīng)很成熟，然而氫能具備電池所不能比擬的優(yōu)勢(shì)，氫氣的比能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)電池，并且沒(méi)有工作溫度限制（電池工作溫度范圍大概在-20℃~60℃）。

以現(xiàn)在電池領(lǐng)域性能很好的鋰電池為例，組裝一顆鋰電池需要相互匹配的正負(fù)極，就按目前理論容量zui高的兩種電池正負(fù)極材料來(lái)計(jì)算：

（負(fù)極 Si： 4200mAh/g；正極LiMn2O4：320mAh/g），鋰電比能量=容量*輸出電壓/質(zhì)量=4200*4/(1+4200/320)=2KJ/g，算上電池殼等組件（0.5的系數(shù)），其比zui終能量=2*0.5=1KJ/g。

而氫的理論比能量=142 KJ/g，是鋰電池理論比能量的71倍，即使加上儲(chǔ)氫材料（以目前所能實(shí)現(xiàn)的質(zhì)量比容量5.4%計(jì)算，未來(lái)還將持續(xù)增加），其比能量=142*0.054=7.67KJ/g，也達(dá)到鋰電池的7倍多。

比能量高和無(wú)工作溫度限制所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)是十分顯著的。比如，鋰電手機(jī)一天就要充好幾次電，如果換做氫能充氫一秒鐘使用一星期再也不是夢(mèng)想。

尤其是在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，可以大大提高行駛里程，汽車(chē)、飛機(jī)、輪船、潛艇將均可實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。并且在環(huán)境中，比如冬天會(huì)達(dá)到零下四十多度的北方還有南極等地方，氫能都能正常使用。

4.未來(lái)電和氫將成為能源結(jié)構(gòu)兩大支柱，實(shí)現(xiàn)能源的標(biāo)準(zhǔn)化

氫是的新能源，zui有希望取代傳統(tǒng)能源成為能源的*解決方案，未來(lái)我們將跨入一個(gè)嶄新的能源社會(huì)——氫能源社會(huì)。

在氫能源社會(huì)，將只存在兩種能源：氫能和電能，由他們共同構(gòu)成整個(gè)能源網(wǎng)絡(luò)，成為能源結(jié)構(gòu)中的兩大支柱，并實(shí)現(xiàn)能源的標(biāo)準(zhǔn)化。

在未來(lái)，我們將通過(guò)一次能源（太陽(yáng)能、風(fēng)能、海洋能、熱能等）的轉(zhuǎn)換來(lái)獲取氫和電能，同時(shí)氫氣可以通過(guò)燃料電池技術(shù)來(lái)發(fā)電，而電也可以作用于水制取氫氣，從而實(shí)現(xiàn)了整個(gè)能源網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。

在電網(wǎng)延生到的地方我們可以取電之便利，而在電網(wǎng)之外我們用氫氣儲(chǔ)能和供能。

三、能源正處于產(chǎn)業(yè)化前夕，市場(chǎng)空間直逼4萬(wàn)億美元

氫能源具備各種顯著優(yōu)勢(shì)也存在迫切需要，市場(chǎng)空間也十分廣闊。從產(chǎn)業(yè)角度看，氫能已經(jīng)走在產(chǎn)業(yè)化前夕。

1.氫能大藍(lán)海，想象空間無(wú)限

目前，傳統(tǒng)能源的年均消費(fèi)量分別為石油170793.38萬(wàn)億英熱單位、煤炭159216.83萬(wàn)億英熱單位和天然氣125718.18萬(wàn)億英熱單位，對(duì)應(yīng)單價(jià)水平分別為16.90、3.71和2.97美元/百萬(wàn)英熱單位，以此計(jì)算每年要消耗掉的能源價(jià)值超過(guò)3萬(wàn)8千億美元。

氫能作為能源的*解決方案，將*取代傳統(tǒng)能源，市場(chǎng)空間將直逼4萬(wàn)億美元。

2.氫能發(fā)展已進(jìn)入市場(chǎng)推廣階段，政策支持發(fā)展有保障

根據(jù)美國(guó)能源署氫能源計(jì)劃顯示一個(gè)新產(chǎn)業(yè)的新起一般需經(jīng)歷四個(gè)階段：

1.技術(shù)研究；

2.過(guò)渡到市場(chǎng)；

3.基礎(chǔ)設(shè)施完善；

4實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

而氫能的應(yīng)用已經(jīng)積累了科學(xué)家們的大量研究已開(kāi)始逐漸走向市場(chǎng)，正處于其第二個(gè)階段，產(chǎn)業(yè)化之日即將到來(lái)。

在第二個(gè)階段政策仍然起主導(dǎo)作用。從范圍看，很多國(guó)家都出臺(tái)了強(qiáng)有力的扶持政策，其中力度zui大響應(yīng)zui積極的是日本，歐盟、美國(guó)混合韓國(guó)緊跟其上，印度、冰島、加拿大和巴西也有部署，中國(guó)也頻出相關(guān)政策。

3.氫能產(chǎn)業(yè)鏈三大環(huán)節(jié)：上游看電解水、中游看化學(xué)儲(chǔ)氫、下游交通領(lǐng)域值得期待

1、氫能產(chǎn)業(yè)鏈分為上游制氫、中游儲(chǔ)氫和下游應(yīng)用三大環(huán)節(jié)

氫能的上游是氫氣的制備，主要技術(shù)方式有傳統(tǒng)能源的熱化學(xué)重整、電解水和光解水；中游是氫氣的儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)，主要技術(shù)方式包括低溫液態(tài)、高壓氣態(tài)和固體材料儲(chǔ)氫；下游是氫氣的應(yīng)用，氫氣應(yīng)用可以滲透到傳統(tǒng)能源的各個(gè)方面，包括交通運(yùn)輸、工業(yè)燃料、發(fā)電等，主要技術(shù)是直接燃燒和燃料電池技術(shù)。

有力的政策支撐將保證氫能源的順利發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步是實(shí)現(xiàn)氫能源產(chǎn)業(yè)化的必要條件。

氫能產(chǎn)業(yè)鏈三大環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)都很很高的技術(shù)壁壘和難題，目前我們看好上游的電解水制氫技術(shù)、中游的化學(xué)儲(chǔ)氫技術(shù)和下游的燃料電池技術(shù)。

2、上游制氫：電解水制氫將成主流，成本將隨電價(jià)下降而下降

（1）制氫途徑主要有熱化學(xué)重整、電解水和光解水三類(lèi)

氫能是一種二次能源不可以直接獲得，需要通過(guò)制備獲得。目前制氫技術(shù)主要有傳統(tǒng)能源和生物質(zhì)的熱化學(xué)重整、水的電解和水的光解。

其中化石能源重整是主導(dǎo)，成本低并且已“有利可圖”，但不可持續(xù)、不環(huán)保；電解水制氫將成主流，成本將隨電價(jià)而下降；光解水效率太低，期待技術(shù)突破。

（2）當(dāng)前制氫主要以石化燃料為主要原料，不可持續(xù)不環(huán)保

2014年制氫能力為14400百萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/天，目前維持在一個(gè)較為穩(wěn)定的水平。

其中96%連源于傳統(tǒng)能源的熱化學(xué)重整，還有4%來(lái)自于電解水。其用途主要是資源性的，作為化工合成的中間產(chǎn)品或原料，其中60%被用于合成氨，38%用于煉廠(chǎng)石油和煤炭的深加工。

對(duì)比幾種主要制氫技術(shù)的成本，煤氣化制氫的成本zui低，為1.67美元每千克，其次是天然氣制氫2.00美元每千克，甲醇裂解3.99美元每千克，成本zui高的是水電解，達(dá)到5.20美元每千克。

相對(duì)于石油售價(jià)，煤氣化和天然氣重整已有利潤(rùn)空間，而電解水制氫成本仍高高在上。

雖然目前電解水制氫成本遠(yuǎn)高于石化燃料，而煤氣化制氫和天然氣重整制氫相對(duì)于石油售價(jià)已經(jīng)存在利潤(rùn)空間。但是用化石燃料制取氫氣不可持續(xù)，不能解決能源和環(huán)境的根本矛盾。

并且碳排放量高，煤氣化制氫二氧化碳排放量高達(dá)193kg/GJ，天然氣重整制氫也有69 kg/GJ，對(duì)環(huán)境不友好。

而電解水制氫是可持續(xù)和低污染的，這種方法的二氧化碳排放zui高不超過(guò)30 kg/GJ，遠(yuǎn)低于煤氣化制氫和天然氣重整制氫。

同時(shí)電解水制氫的技術(shù)相對(duì)已經(jīng)比較成熟，制氫效率也已經(jīng)能達(dá)到70%，未來(lái)電解水成本下降也是必然趨勢(shì)，所以我們認(rèn)為電解水有望成為制氫的主流技術(shù)。

（3）光解水制氫技術(shù)看似理想實(shí)則困難重重

光解水制氫是一種理想的制氫技術(shù)。它的原理是直接利用太陽(yáng)能，在光催化劑的協(xié)助下，將水分解產(chǎn)生氫氣。這種方法直接利用一次能源，沒(méi)有能源轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的浪費(fèi)，理論上簡(jiǎn)單。

然而，這種制氫方法面臨的技術(shù)仍然面臨很多問(wèn)題。制氫效率低（不到4%）是zui主要的問(wèn)題，所以它離實(shí)際應(yīng)用還有相當(dāng)長(zhǎng)的距離。

光催化材料的帶隙與可見(jiàn)光能量匹配，光催化材料的能帶位置與反應(yīng)物電極電位匹配，降低光生電子-空穴的復(fù)合率是克服這一困難的三大待攻克技術(shù)難關(guān)。

（4）電解水制氫技術(shù)成本將隨電價(jià)下降而顯著下降，將成為未來(lái)制氫的主流技術(shù)電解水制氫成本主要來(lái)源于固定資產(chǎn)投資、電和固定生產(chǎn)運(yùn)維這四項(xiàng)開(kāi)支，其中電價(jià)高是造成電解水成本高的主要原因，電價(jià)占其總成本的78%。因而電價(jià)的下降必將帶來(lái)氫氣成本的大幅下降。

近幾年，可再生能源發(fā)電的裝機(jī)總量和發(fā)電量都在快速增長(zhǎng)，電價(jià)的下降是必然趨勢(shì)。中國(guó)已有相關(guān)政策出臺(tái)，發(fā)改委下發(fā)關(guān)于適當(dāng)調(diào)整陸上風(fēng)電*上網(wǎng)電價(jià)的通知，將第I類(lèi)、II類(lèi)和III類(lèi)資源區(qū)風(fēng)電*上網(wǎng)電價(jià)每千瓦時(shí)降低2分錢(qián)。

電解水制氫成本未來(lái)會(huì)下降。電價(jià)下降和技術(shù)發(fā)展、規(guī)?；?yīng)，都會(huì)使氫氣成本下降，并且一般新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化都走在*實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性之前，電解水產(chǎn)業(yè)即將興盛。所以我們預(yù)測(cè)未來(lái)5-10年電解水制氫即將“有利可圖”。

3、中游儲(chǔ)運(yùn)：高密度儲(chǔ)氫是關(guān)鍵，儲(chǔ)氫材料突破將助力氫能大發(fā)展

氫是所有元素中zui輕的，在常溫常壓下為氣態(tài)，密度僅為0.0899 kg/m3 ，是水的萬(wàn)分之一，因此其高密度儲(chǔ)存一直是一個(gè)難題。儲(chǔ)氫問(wèn)題一旦突破，氫能必將迎來(lái)繁榮發(fā)展。

（1）儲(chǔ)氫技術(shù)分類(lèi)：低溫液態(tài)儲(chǔ)氫、高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫和儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)氫

目前儲(chǔ)氫方法主要分為低溫液態(tài)儲(chǔ)氫、高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫，儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)氫三種。

（2）低溫液態(tài)儲(chǔ)氫不經(jīng)濟(jì)

液態(tài)氫的密度是氣體氫的845倍。液態(tài)氫的體積能量密度比壓縮狀態(tài)下的氫氣高出數(shù)倍，如果氫氣能以液態(tài)形式存在，那它替換傳統(tǒng)能源將水到渠成，儲(chǔ)運(yùn)簡(jiǎn)單安全體積占比小。

但事實(shí)上，要把氣態(tài)的氫變成液態(tài)的并不容易，液化1kg的氫氣需要耗電4-10 kWh，液氫的存儲(chǔ)也需要耐超低溫和保持超低溫的特殊容器，儲(chǔ)存容器需要抗凍、抗壓以及必須嚴(yán)格絕熱。

所以這種方法極不經(jīng)濟(jì)，僅適用于不太計(jì)較成本問(wèn)題且短時(shí)間內(nèi)需迅速耗氫的航天航空領(lǐng)域。

（3）高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫是產(chǎn)業(yè)應(yīng)用zui成熟的技術(shù)，但是致命缺點(diǎn)是體積比容量小

高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫是目前zui常用并且發(fā)展比較成熟的儲(chǔ)氫技術(shù)，其儲(chǔ)存方式是采用高壓將氫氣壓縮到一個(gè)耐高壓的容器里。

目前所使用的容器是鋼瓶，它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壓縮氫氣制備能耗低、充裝和排放速度快。但是存在泄露爆炸隱患，安全性能較差。

并且該技術(shù)還有一個(gè)致命的弱點(diǎn)就是體積比容量低，DOE的目標(biāo)體積儲(chǔ)氫容量70g/L，而鋼瓶目前所能達(dá)到zui高的體積比容量也僅有25g/L。

而且要達(dá)能耐受高壓并保證安全性，現(xiàn)在上主要采用碳纖維鋼瓶，碳纖維材料價(jià)格非常昂貴，所以它并非是理想的選擇，可以作為過(guò)渡階段使用。

（4）儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)氫——儲(chǔ)氫密度大，發(fā)展?jié)摿?/span>

儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)氫就是利用氫氣與儲(chǔ)氫材料之間發(fā)生物理或者化學(xué)變化從而轉(zhuǎn)化為固溶體或者氫化物的形式來(lái)進(jìn)行氫氣儲(chǔ)存的一種儲(chǔ)氫方式。

儲(chǔ)氫材料zui大的優(yōu)勢(shì)是儲(chǔ)氫體積密度大，相同質(zhì)量的氫氣用儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)存占用空間zui少。

并且操作容易、運(yùn)輸方便、成本低、安全等，恰好克服了高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫和低溫液態(tài)儲(chǔ)氫的缺點(diǎn)，成為發(fā)展?jié)摿Φ囊环N儲(chǔ)氫方式。但是它們?nèi)匀淮嬖谝恍┘夹g(shù)問(wèn)題待解決。

儲(chǔ)氫材料種類(lèi)非常多，主要可分為物理吸附儲(chǔ)氫和化學(xué)氫化物儲(chǔ)氫。其中物理吸附儲(chǔ)氫又可分為金屬有機(jī)框架（MOFs）和納米結(jié)構(gòu)碳材料，化學(xué)氫化物儲(chǔ)氫又可分為金屬氫化物（包括簡(jiǎn)單金屬氫化物和簡(jiǎn)單金屬氫化物），非金屬物（包括硼氫化物和有機(jī)氫化物）。

物理吸附儲(chǔ)氫材料是借助氣體分子與儲(chǔ)氫材料間的較弱的范德華力來(lái)進(jìn)行儲(chǔ)氫的一種材料。

納米結(jié)構(gòu)碳材料包括碳納米管、富勒稀、納米碳纖維等，在77K下zui大可以吸附約4wt%氫氣。

金屬有機(jī)框架材料(MOFs) 具有較碳納米材料更高的儲(chǔ)氫量，可以達(dá)到4.5wt%，并且MOFs的儲(chǔ)氫容量與其比表面積大致呈正比關(guān)系。

但是，這些物理吸附儲(chǔ)氫材料是借助氣體分子與儲(chǔ)氫材料間的較弱的范德華力來(lái)進(jìn)行儲(chǔ)氫，根據(jù)熱力學(xué)推算其只能在低溫下大量吸氫。

化學(xué)氫化物儲(chǔ)氫的zui大特點(diǎn)是儲(chǔ)氫量大，目前所知的就有至少16種材料理論儲(chǔ)氫量超過(guò)DOEzui終目標(biāo)7.5wt%，有不下6種理論儲(chǔ)氫量大于12wt%。

并且在這種儲(chǔ)氫材料中，氫是以原子狀態(tài)儲(chǔ)存于合金中，受熱效應(yīng)和速度的制約，輸運(yùn)更加安全。

但同時(shí)由于這類(lèi)材料的氫化物過(guò)于穩(wěn)定，熱交換比較困難，加/脫氫只能在較高溫度下進(jìn)行，這是制約氫化物儲(chǔ)氫實(shí)際應(yīng)用的主要因素。

目前各種材料基本都處于研究階段，均存在不同的問(wèn)題。金屬有機(jī)框架（MOFs）體系可逆，但操作溫度低；納米結(jié)構(gòu)材料操作溫度低，儲(chǔ)氫溫度低；金屬氫化物體系可逆，但多含重物質(zhì)元素，儲(chǔ)氫容量低；二元金屬氫化物體系可逆，但熱力學(xué)和熱力學(xué)性質(zhì)差；復(fù)雜金屬氫化物儲(chǔ)氫容量高，局部可逆，種類(lèi)多樣；非金屬氫化物儲(chǔ)存容量高，溫度適宜，但體系不可逆。

實(shí)現(xiàn)“儲(chǔ)氫”的技術(shù)路線(xiàn)主要是要克服吸放氫溫度的限制。

4、下游應(yīng)用：萬(wàn)事俱備只欠東風(fēng)，交通領(lǐng)域起飛在即，無(wú)人機(jī)上的應(yīng)用有望成為突破口

氫能源的應(yīng)用有兩種方式：一是直接燃燒（氫內(nèi)燃機(jī)），二是采用燃料電池技術(shù)，燃料電池技術(shù)相比于氫內(nèi)燃機(jī)效率更高，故更具發(fā)展?jié)摿Α?/span>

目前以燃料電池技術(shù)為基礎(chǔ)的應(yīng)用已經(jīng)很廣闊，現(xiàn)階段主要分布在叉、固定式和便攜式三個(gè)方面，燃料電池車(chē)正在大力推進(jìn)中，未來(lái)將遍及所有能源相關(guān)下游包括汽車(chē)、發(fā)電和儲(chǔ)能等領(lǐng)域。

從燃料電池出貨量來(lái)看，目前市場(chǎng)主要集中在亞洲和北美，其中北美增長(zhǎng)較快，經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展已經(jīng)成為燃料電池zui主要的市場(chǎng)，占比達(dá)到76%。

燃料電池應(yīng)用領(lǐng)域以固定式領(lǐng)域?yàn)橹?，其次是交通運(yùn)輸領(lǐng)域，便攜式領(lǐng)域雖然數(shù)量比交通領(lǐng)域多，但因?yàn)槿萘啃?，因此出貨功率非常小，占比幾乎可以忽略不?jì)。

（1）便攜式領(lǐng)域阻礙重重，有望在軍用領(lǐng)域異軍突起

便攜式領(lǐng)域的應(yīng)用主要有玩具、小型電源、消費(fèi)性電子產(chǎn)品和軍用電子產(chǎn)品。便攜式燃料電池具備體積小、質(zhì)量輕、效率高、壽命長(zhǎng)、運(yùn)行溫度低、紅外信號(hào)低、隱身性能好、運(yùn)行可靠、噪聲低、污染少等優(yōu)點(diǎn)。

此外后勤優(yōu)勢(shì)顯著，因?yàn)樗碾娙萘看?，能夠極大地減輕電池帶來(lái)的后勤負(fù)擔(dān)。

但是由于氫氣成本過(guò)高以及鋰電在便攜式領(lǐng)域市場(chǎng)成熟，燃料電池很難在短期內(nèi)快速占領(lǐng)這塊市場(chǎng)。不過(guò)在軍用領(lǐng)域，燃料電池紅外信號(hào)低、隱身性能好、運(yùn)行可靠、噪聲低和后勤負(fù)擔(dān)低的優(yōu)勢(shì)，具有良好的發(fā)展前景，其發(fā)展或?qū)⒂纱颂幫黄啤?/span>

美軍燃料電池分類(lèi)中便攜式占比38%，比重較大。2012年，美國(guó)、德國(guó)、加拿大對(duì)燃料電池的資金投入都非常大。所以我們有理由期待它在軍用領(lǐng)域異軍突起。

（2）固定式領(lǐng)域是，市場(chǎng)逐步壯大

燃料電池因其效率高、持久性好、環(huán)境適應(yīng)度強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于通信基站和熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。

固定式領(lǐng)域燃料電池出貨量發(fā)展速度快，出貨臺(tái)數(shù)年復(fù)合增速達(dá)到了53%，出貨功率年復(fù)合增速17%。

固定式領(lǐng)域燃料電池的供應(yīng)商主要分布在美國(guó)、日本、澳大利亞和歐洲。

（3）交通領(lǐng)域起飛在即，市場(chǎng)空間將超過(guò)1萬(wàn)5千億美元。

燃料電池車(chē)相比傳統(tǒng)汽車(chē)，具有無(wú)污染，“*車(chē)”，無(wú)噪聲，無(wú)傳動(dòng)部件的優(yōu)勢(shì)，相比電動(dòng)車(chē)，具有續(xù)航里程長(zhǎng)，充電時(shí)間段，起動(dòng)快（8秒鐘即可達(dá)全負(fù)荷）的優(yōu)勢(shì)。因此非常具有發(fā)展前景。

目前燃料電池車(chē)快速增長(zhǎng)，2015年投入運(yùn)營(yíng)的數(shù)量增速達(dá)到122%，計(jì)劃增加的數(shù)量增速達(dá)到198%。從占比看，乘用車(chē)zui大，占據(jù)了80%左右的份額。

運(yùn)輸領(lǐng)域發(fā)展起來(lái)的是叉車(chē)搬運(yùn)市場(chǎng)，目前主要集中在美國(guó)。2008年美國(guó)叉車(chē)銷(xiāo)售數(shù)量在500輛左右，2012年將近4000輛，年復(fù)合增速高達(dá)52%。并且據(jù)DOE調(diào)查顯示，歐洲潛在市場(chǎng)更加廣闊，預(yù)測(cè)高于美國(guó)市場(chǎng)56%。

燃料電池叉車(chē)主要客戶(hù)為大的消費(fèi)品公司和超市，比如沃爾瑪、寶潔和可口可樂(lè)等，供應(yīng)商主要是丹麥的H2Logic、加拿大的Hydrogenics、美國(guó)的Nuv era Fuel Cells和Oorja Protonics。

小型燃料電池車(chē)的發(fā)展將觸發(fā)氫能源爆發(fā)式發(fā)展。汽車(chē)銷(xiāo)量逐年增長(zhǎng)，2014年達(dá)到8700多萬(wàn)輛，汽車(chē)需求量仍十分旺盛。

并且據(jù)BP預(yù)測(cè)，2015年運(yùn)輸領(lǐng)域能源消耗量將大于2331.55百萬(wàn)噸油當(dāng)量，未來(lái)也呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。按此計(jì)算，僅交通運(yùn)輸領(lǐng)域，氫能源的市場(chǎng)空間將逾1萬(wàn)5千億美元。

小型燃料電池車(chē)現(xiàn)在正處于商業(yè)化轉(zhuǎn)化中。不過(guò)從1994年戴姆勒公司就成功研制了燃料電池車(chē)NECAR1，豐田、本田、通用和現(xiàn)代也相繼加入燃料電池車(chē)行列，其中日本豐田成為，在2015年向歐美發(fā)售其新款Marai燃料電池車(chē)。     

Marai與普通電動(dòng)車(chē)相比在性能上有很大的優(yōu)勢(shì)。續(xù)航距離約700km，足夠普通家庭日常使用一周以上，是普通電動(dòng)車(chē)的四到五倍，并且隨著行駛里程的加長(zhǎng)，在系統(tǒng)成本上相對(duì)于普通電動(dòng)車(chē)也將占優(yōu)勢(shì)。

此外，加氫時(shí)間僅需3分鐘，zui低啟動(dòng)溫度可在零下30度，行駛過(guò)程中不排放二氧化碳。

市場(chǎng)買(mǎi)單，MIRIA訂單超預(yù)期。豐田原計(jì)劃2015年在日本國(guó)內(nèi)銷(xiāo)售400輛、向海外出口300輛燃料電池汽車(chē)，主要銷(xiāo)往美國(guó)和歐洲。MIRAI發(fā)售后，在日本訂單超過(guò)3000輛，在美國(guó)約2000輛的訂單，遠(yuǎn)超公司預(yù)期。

但目前由于燃料電池難以量產(chǎn)，同時(shí)MIRAI基本為手工制造，因此目前年產(chǎn)能僅為700輛。為此豐田將采取措施分階段提供MIRAI的產(chǎn)能，計(jì)劃到2016年產(chǎn)能增至2000輛，2017年增至3000輛。

公司預(yù)計(jì)明年將售出2000輛氫燃料電池車(chē)，并計(jì)劃2020年前范圍內(nèi)銷(xiāo)售總量達(dá)到3萬(wàn)輛。

但是燃料電池車(chē)的發(fā)展并不是這么順利，除了受制于前面所提到的儲(chǔ)氫問(wèn)題外，加氫站網(wǎng)絡(luò)尚未建成也是一個(gè)阻礙因素。

目前加氫站在北美、歐洲、日本、中國(guó)、韓國(guó)和澳大利亞有分布，在運(yùn)總數(shù)也不足200座，即使加上建設(shè)中和計(jì)劃建設(shè)的總量也不到300座，并且目前加氫站建設(shè)的投資和周期也比較長(zhǎng)，很難實(shí)現(xiàn)快速布局。加氫站網(wǎng)絡(luò)的極度不完善是氫動(dòng)力車(chē)的市場(chǎng)推廣非常大的阻力。

不過(guò)為了實(shí)現(xiàn)氫能源的飛躍發(fā)展，各國(guó)政府大力支持積極推進(jìn)加氫站建設(shè)，其中美洲增速zui快，歐洲數(shù)量zui多，亞洲也在積極布局中。

并且日前福田汽車(chē)取得的氫能源客車(chē)大訂單也將極大的催化氫能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。福田公司公告公司取得了100輛8.5m氫燃料電池電動(dòng)客車(chē)訂單，是目前zui大批量的氫燃料電池電動(dòng)客車(chē)訂單，其順利履行，將有利于推動(dòng)氫能汽車(chē)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)化進(jìn)程。

（4）搭乘無(wú)人機(jī)高速列車(chē)，或?qū)⒋蜷_(kāi)新的市場(chǎng)

無(wú)人機(jī)發(fā)展至今已在很多領(lǐng)域發(fā)揮了巨大的作用，近兩年也逐步進(jìn)入人們的視野成為市場(chǎng)的熱點(diǎn)，特別是消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)預(yù)計(jì)將迎來(lái)爆發(fā)元年。

但是目前無(wú)人機(jī)大多使用鋰電池供能，受限于鋰電池容量密度，而無(wú)人機(jī)不同于汽車(chē)，對(duì)質(zhì)量更敏感，需要盡可能減輕起飛重量，無(wú)法攜帶大容量電池，因此其續(xù)航能力一直是一個(gè)很大的軟肋。通常情況下，無(wú)人機(jī)續(xù)航在30-60分鐘左右，并且每次充電時(shí)間長(zhǎng)。

氫燃料電池具有續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)，加注氫氣時(shí)間短幾分鐘就能完成，同時(shí)生命周期內(nèi)性能衰減小的優(yōu)勢(shì)，成為無(wú)人機(jī)功能體系的一個(gè)強(qiáng)勢(shì)可替代選項(xiàng)。

去年，新加坡的HUS公司展示了世界上*使用氫燃料電池的多軸無(wú)人

機(jī)“HYCOPTER”。

HYCOPTER整機(jī)重量5Kg，空載續(xù)航4小時(shí)，1Kg滿(mǎn)載續(xù)航150分鐘。由于使用氫燃料電池，HYCOPTER的結(jié)構(gòu)與其他無(wú)人機(jī)略有不同，四軸結(jié)構(gòu)，中間搭載氫燃料鋰聚合物電池和兩根儲(chǔ)氫管狀容器，zui多可以存放4L氫氣，充滿(mǎn)氫氣后的HYCOPTER在電量方面與3Kg重量鋰電池相當(dāng)。

HYCOPTER的氫燃料電池來(lái)自于HUS的姐妹公司HES（HorizonEnergySystems），其產(chǎn)品的能量密度達(dá)到了700Wh/Kg（2.5KJ/g），已經(jīng)遠(yuǎn)高于鋰電池的zui高理論容量1KJ/g。

今年3月，美國(guó)月刊雜志《大眾科學(xué)》報(bào)道，智能能源公司(Inligent Energy)推出一款用于無(wú)人機(jī)的氫燃料電池，續(xù)航時(shí)間可達(dá)兩個(gè)小時(shí)，預(yù)計(jì)這種氫燃料無(wú)人機(jī)將于今年內(nèi)上市，并將配備在大疆Matrice 100無(wú)人機(jī)上，氫燃料電池和燃料加起來(lái)只有差不多1.6千克，比之前沒(méi)替換前的電池輕很多。

今年4月，科比特航空在深圳發(fā)布了旗下產(chǎn)品化氫燃料多旋翼無(wú)人機(jī)—HYDrone-1800，zui長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)達(dá)273分鐘，約4個(gè)多小時(shí)。并且續(xù)航根據(jù)氣瓶的不同分為三個(gè)層級(jí)：5L大概90min，9L大概180min，14L大概270min。同時(shí)科比特會(huì)給客戶(hù)提供整套的電解制氫的設(shè)備。

此外，也有航空公司在布局航空用氫燃料電池。據(jù)外媒報(bào)道，英國(guó)易捷航空公司EasyJet正計(jì)劃測(cè)試飛機(jī)氫混合燃料系統(tǒng)，希望在飛機(jī)上使用氫燃料電池來(lái)實(shí)現(xiàn)每年節(jié)省5萬(wàn)噸燃料及減少二氧化碳排放的目標(biāo)。

他們研發(fā)的氫混合燃料系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)在地面滑行時(shí)無(wú)須啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，燃料電池將飛機(jī)降落時(shí)剎車(chē)系統(tǒng)的能量捕捉后在飛機(jī)滑行時(shí)使用，使低成本滑行和主動(dòng)減少二氧化碳的排放成為可能。

EasyJet預(yù)計(jì)采用此系統(tǒng)后可以實(shí)現(xiàn)每年節(jié)省2500萬(wàn)-3500萬(wàn)美元的燃油費(fèi)用。

EasyJet預(yù)計(jì)將于今年試驗(yàn)這項(xiàng)全新的技術(shù)。

四、氫能產(chǎn)業(yè)鏈上的公司梳理

1.A股公司