燃料电池供氢系统设计规范(氢燃料电池工艺流程)

碳中和｜氢能及燃料电池产业瓶颈分析

文/于广欣 纪钦洪 刘强 肖钢 熊亮，中海油研究总院，现代化工

氢是宇宙中最丰富的元素。氢能作为二次能源是最佳碳中和能源载体，可用于发电、发热、交通燃料，具有零污染、热值高、可存储、储量足、应用广等优点。氢的储能属性使其具备跨时间和空间灵活应用的潜力，能与可再生能源有效衔接，助力可再生能源消纳与更大规模发展。正是基于氢的优点与潜能，在应对气候变化、全球能源转型的大背景下，国际上普遍认为氢能将成为未来能源系统的关键节点，在全球能源转型及提高能源系统灵活性方面发挥关键作用。而近些年全球资本、技术、舆论等因素正共同催生本轮氢能热潮。

1 氢能产业发展现状

本轮氢能热潮起于欧美日发达国家，并逐步扩展至全球。欧盟、美国、日本已将氢能纳入国家能源发展战略，并出台产业发展规划和支持政策。美国重视氢能产业链关键技术培育，应用方面固定式燃料电池发电、氢燃料电池叉车和 汽车 有绝对优势。欧盟实现净零排放，氢能是其重要抓手，德国制定《国家氢能战略》支持可再生能源制氢、氢基合成燃料、燃料电池产业与技术发展。日本、韩国发布详细的发展路线图，政策导向明确，在燃料电池车、家用燃料电池、加氢站网络和氢技术开发处于领先。国际氢能理事会发布的《Hydrogen Scaling Up》报告预测，2050年氢能约占全球能源需求的18%，工业、交通、建筑供暖供电是氢能应用重点领域。

国内将氢能定位战略能源技术，政策利好逐步释放。2019年氢能首次被写入政府工作报告，2020年《中华人民共和国能源法（征求意见稿）》第一次将氢能列为能源范畴，同年氢能纳入年度国民经济和 社会 发展计划，并启动燃料电池 汽车 示范推广及国家氢能产业发展战略规划编制。国家层面从立法、顶层设计、示范应用等层面给予氢能产业持续的政策支持，统筹规划、引导、规范氢能产业 健康 持续发展。在持续稳定的政策环境下， 社会 资本、产业链上下游相关企业、地方政府等多因素叠加催化下，近几年国内以加氢站为代表的氢能基础设施（表1），制-储-运-用产业链关键技术与装备得到发展，初步形成珠三角、长三角、京津冀等氢能产业热点区域，目前产业整体处于技术研究与示范应用阶段。根据公开资料整理，目前国内氢燃料 汽车 超过6000辆，在运营加氢站46座。《中国氢能源及燃料电池产业白皮书（2019）》预测，2035年氢能占国内终端能源总量5.9%，加氢站数量1500座，燃料电池车保有量130万辆。

面对全球应对气候变化政策倒逼，Shell、Total、BP等欧洲石油公司相继提出2050年“净零碳排放”目标，押注绿色低碳能源成为普遍选择，其中布局绿色氢工厂、加氢站等氢能业务是重点方向。至今，壳牌氢能业务已在美国、日本、德国投资超过24座加氢站，并与道达尔等企业合作在德国加速推进H2 Mobility项目（预期加氢站建设规模超过400座）。国内石化企业在发展氢能方面，具有氢源和销售网络的优势，中国石化等已开展制氢、加氢站及储运设施网络的规划和建设，2018年中国石化加入国际氢能委员会，2019年与法液空开展氢能合作，采用“油氢电一体化”新模式，在现有加油站基础上配建加氢站，目前已在广东、上海、浙江建成油氢合建站4座。

2 产业链技术与成本瓶颈分析

全球氢能及氢燃料电池车示范应用进展显著，但氢能产业涉及制、储、运、用多个环节，产业链长，技术复杂，现实中氢能大规模推广应用仍面临氢燃料电池制造成本高、加氢站设施薄弱、终端用氢成本高等瓶颈。

2.1 技术因素导致制造氢燃料电池成本较高

氢燃料电池系统由电堆、供气系统、控制系统等部件共同构成。电堆是将化学能转化为电能的核心部件，电堆成本占氢燃料电池系统总成本60%左右（见图1）。造成电堆成本居高的主要因素包括：膜电极、电堆加工制造过程及使用环境要求。而电堆技术的瓶颈也导致氢燃料电池系统成本较高。

膜电极是电堆的核心部件，由催化剂、质子交换膜、碳纸组成，其成本约占氢燃料电池系统的36%。目前商用催化剂为铂/碳，其成本约占氢燃料电池系统成本的23%，是成本的主要来源。质子交换膜、碳纸材料成本也较高，国内主要依靠进口，在性能和批量化上与国外还存在差距。膜电极已经发展到第三代有序化膜电极技术，趋势是降低大电流密度下的传质阻力，进一步提高燃料电池性能，降低催化剂用量，使膜电极的材料成本大幅降低。

均一性是制约电堆性能的重要因素，也是影响制造成本的关键。电堆通常由数百节单电池串联而成，均一性与材料的均一性、部件制造过程的均一性有关；特别是流体分配的均一性，不仅与材料、部件、结构有关，还与电堆组装过程、操作过程密切相关。由于操作过程生成水累积引起的不均一、电堆边缘效应引起的不均一等，电堆中一节或少数几节单电池的不均一会导致局部单节电压过低，限制了电流的加载幅度。设计、制造、组装、操作控制等环节产生的不均一性直接影响电堆的比功率，进而影响电堆成本。

2.2 氢燃料电池车成本较高限制了商业化销售规模

车用燃料电池系统成本高是造成氢燃料电池车售价高的主要根源。由电堆、氢瓶和空压机等主要部件组成的燃料电池系统是氢燃料电池车的核心，约占氢燃料电池车成本的50%。其中除电堆成本高外，供氢系统、空气供给系统成本也较高，技术上与国外还存在较大差距。

氢燃料电池车尚未规模化生产，市场销量有限。目前，全球最大的氢燃料电池车企业——丰田公司现有生产能力仅3000辆/年，2020年也只能达到3万辆/年，本田、现代、日产、上汽等车企虽相继推出商业化车型，但市场销量依然有限（见表2）。氢燃料电池发动机企业亿华通与宇通客车、福田 汽车 、中通客车等车企合作，建设了国内首条自动化氢燃料电池发动机生产线，年产能也仅1万台。生产规模小导致整车成本较高，如丰田公司官网上2020款Mirai售价为58 550美元，是混合动力2020款PRIUS售价（24325美元）的2.5倍，远高于消费者预期。

2.3 加注车辆少及设备国产化仍是早期加氢站发展的主要限制因素

加氢站的建设与运营仍面临发展初期的困难。新建加氢站及将现有加油站改造为加油加氢站难度较大。新建加氢站建设标准主要采用《GB 50516—2010加氢站技术规范》，其对氢气储运安全和建站选址条件的要求较高，特别是加氢站的氢气工艺设施与站外建筑物、构筑物的防火距离。加油加氢合建站设计要符合《GB 50156 汽车 加油加气站设计与施工规范》，依托现有加油站设施进行改造困难较大，特别是大城市、人口密集地区问题更加突出。

加氢站的网络布局与氢燃料电池车的市场规模依然是产业初期互相掣肘的因素。纯电动车推广和充电桩建设也曾经面临过同样问题，加注车辆较少，限制了加氢站的良性滚动发展。目前国内建设和在运营加氢站分别是66座和46座，分布在19个省市，其中广东、上海、江苏、山东是加氢站主要集中地区（见表3）。目前国内加氢站数量与规划2020年建设100座、2030年建成1000座还有较大差距。国内最早示范运营的上海安亭、北京永丰加氢站始终处于加氢车辆少的尴尬局面。德国H2 Mobility项目已建成的加氢站也存在车少的状况，但仍在推进2023年建设400座加氢站网络的目标，试图解决产业初期的问题。

加氢站设备国产化还面临瓶颈，氢气压缩机、加注机等关键设备目前仍以进口为主。根据公开资料整理，加注量1000kg/d的35MPa加氢站建设成本高达1500万元，高出加油站数倍。其中储氢装置、压缩机、加注机、站控系统等占加氢站总投资约60%，其中氢压缩机占比最高，约为30%。

2.4 终端用氢成本高，制储运关键技术亟待突破

目前，氢作为燃料的价格仍远高于化石燃料。氢燃料电池车的用氢成本包括从制、储、运到加注的全过程成本。与传统燃油车相比，氢燃料电池车百公里消耗的燃料费用要高于燃油车。根据国内示范项目的运行经验初步估算，氢燃料电池车的燃料费用约为燃油车的1.8倍左右。氢燃料终端售价虽高于化石燃料，但国内外仍通过车企、政府补贴方式来弥补氢燃料价格的劣势，推动氢燃料电池车产业发展。

化石能源制氢技术成熟、规模大、成本低（见表4）。国内现有工业制氢产能为2500万t/a，氢气来源构成主要是煤制氢、天然气制氢、石油制氢、工业副产氢以及电解水制氢，占比分别是40%、12%、12%、32%和4%。在氢能及氢燃料电池车产业发展初期，化石能源制氢以及工业副产氢是低成本氢燃料的主要来源，有利于推动产业发展。但化石能源制氢CO2排放量大，利用可再生能源制取低成本氢气是业界一直瞄准的方向和攻关重点，最终目标是氢气价格与化石燃料价格持平。

绿色、低成本制氢技术是氢能产业发展的关键。质子交换膜（PEM）水电解制氢技术在总体效率、工作电流密度、氢气纯度、产气压力以及动态响应速度等方面优于碱性水电解制氢技术（详见表5），能适应可再生能源发电的波动性，是氢能产业链发展的重点技术之一，但目前面临采用铂催化剂、电耗高而导致的制氢成本较高问题。突破铂催化剂、电堆等关键技术，进一步提高电流密度、系统能效、降低投资是PEM制氢技术的重点开发方向。

目前国内氢储运标准、规范不完善，导致氢燃料只能以气态方式运输，限制了加氢站的技术选择。液氢储运在国内仅用于航天军工领域，商用加氢站未有液氢供应的标准和规范。国家层面正通过立法将氢能作为能源进行管理，并制定商用液氢制、储、运、用相关标准，2019年已完成三项液氢国家标准征求意见稿，将填补国内民用领域液氢标准空白，由此可能带来氢能全产业链技术突破，从而降低终端用氢成本。

液态氢密度高达70.6g/L（-253 ），相同有效装载容积下液氢储运能力远高于高压储氢。尽管氢液化的能耗比氢压缩的能耗高1倍以上，但在运输环节液氢的运输成本只有高压氢的1/5~1/8。国外仍采用高压氢气管束车作为主要运氢方式，气态氢限制了储运能力，详见表6。

3 思考与建议

氢能及燃料电池产业已进入早期示范应用阶段，大规模商业化推广仍需解决产业链关键环节的技术与成本瓶颈。具体来讲，加快氢能及燃料电池产业商业化步伐需要政策、规划、标准规范、技术等因素协同发力。

持续稳定的产业支持环境，配套相应的产业补贴，对早期氢能产业发展至关重要哦。国家应尽快启动氢能及燃料电池产业顶层设计，编写国家产业发展战略规划，制定产业发展实施方案，统筹规划氢能产业重点发展区域，明确产业链制、储、运、用环节的发展路径。技术方面，加强绿色低碳制氢、高效低成本燃料电池、氢压缩机、加氢机等产业链关键技术、核心零部件重点攻关，加快设备国产化，完善产业链标准规范。具体实施建议国家主导设立氢能 科技 重大项目，联合企业、高校科研院所，集中力量突破核心技术、材料、装备及关键零部件，打造自主技术、材料、设备生态链，进一步降低成本，推动产业 健康 快速发展。

展望未来绿色氢气制取、储运、加注与燃料电池技术突破以及氢能基础设施完善与普及，将激发氢能及燃料电池产业应用场景多元化与规模化应用，推动氢能在全球能源转型中担当更加重要的角色。

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燃料电池系统

燃料电池系统组成：阳极供氢系统、 阴极供气系统、 电堆液冷系统、 进气加湿系统、 电堆反应系统 BOP部件组成： 罐、不同阀、不同泵、节气门、滤清器、加湿器、水箱、热交换器、离子过滤器; 控制系统、逆变系统、传感器等燃料电池涉及学科及知识领域：1.机械 -不同结构部件 -水循环 -液冷系统压力反馈 -液冷系统恒温控制-循环控制。2.电气：-整流逆变-DCDC。3.控制 ：-阀、泵、电机、节气门等控制。涉及到的学科领域： 1.热力学 ：-电堆温度、液冷系统温度、气相及液相影响、 -化学变化、不同部件热损耗等-熵、焓、温度、压力、流量、摩尔质量计算 ；-温度、压力对化学变化的影响 、-质量、能量守恒 2.化学：-化学物质的属性 -化学平衡方程 -混合物及临界状态计算 3.动力学 ：-流体力学 -物质状态 -气、液物质黏度 -流量影响燃料电池系统级建模需要满足 ：燃料电池的控制系统HIL以及MIL的需求、基于Matlab/Simulink、具备不同部件的模型库 、快速搭建系统级模型、方便的前后处理及运行调试；建模需要遵循 ：基本数学建模理论、热力学基本定律 、电化学基本理论、热及质子传输基本理论；基本的化学物质的热物理参数：支持不同的燃料、介质等选择。可参考山东氢探新能源的Thermolib模型。 Thermolib热力学及燃料电池仿真模型 1.基于MATLAB/Simulink环境 2.热力学及燃料电池仿真的模型软件。3.用于HIL以及MIL开发阶段 4.低成本、快速搭建燃料电池系统 5.提供了燃料电池模型仿真所需要的热力学、流体力学电化学反应等模型库 6.提供泵、阀、压缩机、增湿器、冷却系统、罐等外围模型。 向左转|向右转

氢燃料电池发电系统的规格类型

（1）福建亚南氢燃料电池发电系统的规格类型（输出功率范围）有：5W~5kW（空冷）及6kW~400kW（水冷）。

（2）福建亚南氢燃料电池电堆的规格类型（输出功率范围）有：5W~5kW（空冷）及6kW~400kW（水冷）。

燃料电池产业链，更多的投资机会在哪里？

燃料电池 汽车 产业链分为三个主要环节：整车、燃料电池、供氢系统，总体上看，中国不缺整车厂，燃料电池系统和电堆布局也出现过剩，最大的瓶颈在核心零部件和气体供应上。

01 整车：公交车市场容量有限，货运车追求性价比

与纯电动配套的乘用车市场不同的是，在中国燃料电池 汽车 主要是商用车市场。锂电进入的乘用车是消费品，消费者可能会因为 时尚 和潮流选择新的品牌，这正是特斯拉品牌成功的核心要义；而商用车分为客车和货运物流车，其中，占客车市场近一半的公交车属于政府采购市场，具有很强的区域垄断特征，是政府扶持新能源 汽车 发展的一个抓手，但市场容量总体不大；而是物流货车是生产资料，客户更加看重的是性价比，市场化程度很高。

2019年全国中国客车行业5米以上产品累计销售175052辆，公路车销量占据了行业总量的45.8%，实现销售80168辆，公交占比47.6%，实现销售83405辆，实现销售11479辆。也就是说，地方政府可以自主采购的部分主要在这八万多辆公交车上。

新能源客车是地方政府招商引资的项目，但如果新能源车企定位县级企业，对应的就是本县的公交车市场；如果定位是地级市培育的企业，做完本地区的公交车生意也就差不多了；除非定位是省级的重点企业就可以做全省的公交车。

从2019年新能源客车销量排名可以看出，尽管新能源的确也培育了一些新品牌，但靠着政府采购这几万辆车很难形成规模，更何况宇通牢牢地占据了电动客车头部企业的位置，让新增电动客车几乎没有故事可讲。

我们注意到，国内电动 汽车 发展黄金十年，在乘用车领域蔚来、理想 汽车 、小鹏 汽车 等乘用车纷纷上市，但没有一辆商用电动车独立上市。一个总盘子不到800亿的客车市场，传统车企占据了绝对的市场份额，留给新增企业的想象空间实在不大，而且行业自2017年开始调整，客车行业产能非常充足，一些地方政府扶持的新能源客车一度风生水起，几年下来绝大部分已经销声匿迹。

国内客车上市公司营业收入

从国内目前配套燃料电池的整车来看，除了广东省形成的“内循环”模式是当地有牌照的飞驰 汽车 以外，其他地区无论是配套数量，还是配套的效果都还是国内品牌商用车优势比较明显，目前燃料电池企业更多是选择与宇通客车、中通客车、金龙客车、福田 汽车 等传统客车合作。

货运物流车是一个比客运商用车大近10倍的市场，2019年我国卡车销量达到385万辆，同比增长0.91%，中重型卡车合计销售131.3万辆。其中，重卡117.4万辆，中卡13.9万辆。中重卡累计销售占比达到了卡车市场总量34.1%。（本次以奖代补对燃料电池功率要求似乎不覆盖轻型车量。）

2019年中国商用车市场按车型销量结构图

而货运车属于生产资料，客户对性价比的敏感度高，是一个高度市场化的子行业。我们发现，中国重型卡车经过了50多年的发展，到现在市场份额最高的还是解放、东风、中国重汽，而这恰恰是我国 汽车 工业最早的三辆车。

2020年1-10月，我国重卡市场累计销量达到136.5万辆。销量排名第一的企业依然为一汽解放，累计销量达到35.18万辆，同比增长40%，市场占比约为25.8%；其次为东风 汽车 ，累计销量达到25.98万辆，同比增长31%，市场占比为19%；排名第三的为中国重汽，累计销量为21.87万辆，同比增长45%，市场占比为16%；上述三家车企重卡累计销量占比超过60%

2010 2019主流重卡市场占有率统计

近年来只有三一重工、徐工机械两家工程机械企业重卡市场份额有所上升，解放、东风、中国重汽和陕重汽（其中中国重汽和陕重汽都属于山工集团）已经占据绝对的市场份额。

整车企业产值高，但投入也非常大，是一个重资产行业，如果达不到一定的规模很难赚钱，所以目前行业头部企业已经在形成“品质——规模——成本”的良性循环，留给新造车企的机会不多。 从921“以奖 待 补”的鼓励方向来看，主要是强调核心零部件和商业模式、应用场景，并不鼓励整车企业产能扩张。

如果将世界燃料电池产业分为几个模式的话，日本、韩国是整车推动的模式，加拿大是技术推动的模式，美国是“ 科技 +资源整合”的模式，欧洲是应用驱动型模式，而中国主要还是”引进技术/人才+资本驱动模式“。

在资本驱动下， 科技 型企业的人才队伍并不稳定，一些相关技术人员得到“要领”后，很快复制新的公司。我们看到国内很多燃料电池企业的技术几乎都是源自巴拉德、大连物化所或清华大学。

如果说第一轮燃料电池企业的复制是因为资本驱动的话，那么第二轮的复制就属于“投资换市场”的区域布局。地方政府更加倾向于当地的配套企业，并将补贴作为招商引资的手段。

目前国内燃料电池尚处于试运行阶段，技术水平还很难分出伯仲，更多的企业通过资源整合来赢得市场机会，燃料电池企业不得不在两个以上有的甚至在3、4个城市布局。通过“查天眼”输入关键词“燃料电池”，共有8310家相关公司，目前活跃的燃料电池企业家数甚至超过了内燃机。一家核心材料企业说，在”以奖代补“的示范城市群申报过程中，仅与他们签订合作协议的燃料电池企业就有50家。

经过20多年的发展，中国燃料电池企业形成了三个阵容：第一阵容是专业的燃料电池系统或电堆企业，如神力 科技 /亿华通、国鸿氢能/重塑 科技 、新源动力、江苏清能、上海攀业、武汉氢雄、氢璞创能、氢途 科技 、喜马拉雅等几十家，目前有很多上市公司都参股了燃料电池企业；第二阵容是 汽车 整车产业链布局，如上海捷氢背后是上汽集团、未势能源背后是长城 汽车 、潍柴巴拉德背后是山工集团等，还有回归A股科创板的东风 汽车 募集资金项目中有13亿用于燃料电池研发；第三个阵容来自上游能源企业，如国电投、上海电气、东方电气等也进入了燃料电池领域，因为燃料电池不仅仅可以用于交通运输，还可以作为其他动力电源，所以对能源企业也是理所当然的新能源业务。

比较一下燃油商用车，整车厂一般不做内燃机，而是有潍柴动力、玉柴动力等专业的内燃机企业，而现在，整车企业、上游能源公司都在进入燃料电池，活跃的燃料电池企业产能布局在5000台甚至20000台以上，估计目前的产能满足2025年的需求都没有问题。

目前，不是整车 汽车 采购燃料电池，而是燃料电池企业找到应用场景拉整车企业一起投标，也就是说很多燃料电池系统和电堆企业的销售不是整车厂，而是应用端，通过应用端的场景设计来创造需求。 燃料电池系统和电堆企业拼的不仅仅是产品研发能力、成本控制能力，还有资源整合能力。

国内燃料电池已经从系统、电堆向上游延伸至核心零部件，一部分是国内市场需求预期吸引了相关的专业人才，还有一部分是电堆和系统企业的业务拓展，主要包括催化剂、膜电极、双极板等，只有碳纸、质子交换膜和铂这些关键材料门槛比较高。

这个产业链还有一个问题就是压资金，下游压上游的资金，越到上游越没有优势。行业内一个专家称，做系统起步需要5000万，做电堆需要1个亿，而做膜电极则需要1.5个亿。而从成熟度来看，国内系统相当于Pre-IPO阶段，电堆相当于PE阶段，而膜电极相当于VC阶段。

再往上游，就是质子交换膜、碳纸、催化剂等，目前质子交换膜已经突破，但复制的难度非常大，催化剂有几家在做，而碳纸还依赖进口。

目前上游核心材料如铂金属、树脂以及气瓶用的碳纤维等核心材料投资强度都非常大，技术门槛高，而且相关企业不仅仅服务于氢能市场，不适应普通的民营资本进入；相对成熟、投得起的环节又显示拥挤，除非拥有核心技术，燃料电池端的投资空间正在变小。

03 供氢系统：能源的气体时代 资源整合与 科技 创新并重

如果我们确定燃料电池是未来发展的趋势，在氢能产业链上，整车对应的是燃油/天然气车市场，燃料电池对应的是燃油/气体发动机市场（未来购置成本不会高于燃油发动机），那么氢气对应的就是巨大的石油天然气市场，就算与燃油 汽车 、电动车三分天下，对燃料电池 汽车 来说，市场空间最大的一定不是燃料电池，而是庞大的气体供应市场。如果我们再激进一点，把氢能当成是终极能源的话，就意味着氢能的供应体系会出现新的“三桶油“和”七姐妹“。

就在投资人集体聚焦于燃料电池的时候，世界三大气体公司德国林德、法液空和美国AP已经悄悄在全球布局供氢系统。

三家气体公司在中国已经开始了大面积的供氢系统布局：

林德参与中国多个加氢站建设，并与宝武集团、中海油能源集团、淄博市能源集等签订战略合作协议，布局氢气运营业务；

法液空与厚普股份成立合资公司抢占中国加氢站业务，并与兖州煤业和中石化签订战略合作协议开展氢气运营业务；

而美国AP公司已经悄然在中国布局了浙江嘉兴（服务长三角）、河北张家口（服务京津冀）、四川成都（服务西南地区）、惠州大亚湾（服务珠三角）、山东淄博多个基地，基本上覆盖了中国氢能发展的重点区域。

从氢气的制取、运输、加氢站和车载储供氢系统，每个环节都不是简单的挖煤或石油开采那么简单，与燃料电池已经形成的一致性目标也不同，在供氢系统的各个环节更多体现在解决方案上，既需要 科技 能力，也需要资源整合，目前国内氢气到站价高的达到80元/kg，而低的到28元/kg。

技术上涉及低温高压能力的储运，对管路、阀门和材料的要求都非常高，对不同的气体来源和不同的应用场景有不同的解决方案，如何通过运输方式和系统设计ranran来降低燃料电池 汽车 的运营成本是气体供应端的使命，也是巨大的商业机会。

世界能源经历了从固体能源主导到液体能源主导，目前正在经历的是从液体能源主导到气体能源主导的时代。

世界各大能源公司以及国内能源企业都在寻求转型升级，国投电力、中石油、中石化、兖州煤业、东方电气集团、上海电气集团、中集安瑞科等都将业务延伸至氢能。

然而，另一个变化是， 从能源的资源时代到 科技 时代的转化过程中，能源的垄断格局正在从资源垄断过渡到 科技 垄断。在这个时代，对于气体能源的管理、运营是一个远大于燃料电池端的大市场，在全产业链成本持续下降的过程中，供氢系统和燃料电池同样需要技术创新。

过去，气体能源并不是因为少而被利用不够，而是因为取得的难度太高，气体能源的大量应用意味着储运装备和气体供给系统技术的大幅提升。

氢气的管理涉及到众多的尖端技术，在制氢、储运、材料、运输、管路、阀门等环节都有巨大的创新空间。目前国内来自中国航天、中广核的液氢技术、测试技术、材料技术、流体技术等军用技术都在进入燃料电池供气系统，氢能为军转民提供了一个非常好的产业平台。

以车用氢能为例，制造端整车被替代的机会不大，新的投资机会在燃料电池及配套系统；能源端传统能源企业已然可以提供服务，但 科技 能力和解决方案将替代资源垄断，这里蕴含着大量的投资机会。

燃料电池汽车从哪几个方面来保证安全性？

严苛的设计、制造、检测和使用要求，为氢燃料电池汽车的上路使用提供安全保障。车载供氢系统由高压储氢瓶、加注口、单向阀、安全阀、溢流阀、减压阀、电磁阀、热溶栓、压力和温度传感器以及氢管路等部件组成，具备过温保护、低压报警、起火保护、过压保护、过流保护等功能，还考虑到了碰撞安全、氢气泄漏的控制等最先进的技术手段。因此车身系统运行过程的每个环节都有相应的监测和控制系统以确保安全。车上集中了氢燃料电池汽车最新的科技成果，平台系统随时远程监控车辆运行的各项指标，可以放心使用。

氢燃料电池风头正起 天海工业/伯肯节能追逐“新欢”

日前，京城机电股份发布公告称，公司全资子公司北京天海工业有限公司(下称“天海工业”)以挂牌底价人民币1728万元受让北京伯肯节能 科技 股份有限公司(下称“伯肯节能”)10.91%股权，并已于2月22日办理完成股权变更的工商登记手续，正式成为伯肯节能股东。

伯肯节能成立于2005年，公司主营业务包括天然气/氢燃料电池 汽车 供气系统、天然气/氢燃料电池 汽车 加气站设备的研发、制造与销售等，目前为北汽福田、宇通客车等著名车企，提供天然气 汽车 发动机的供气系统；为城市天然气加气站提供整套加气设备。

天海工业在气体储运行业扎根二十余载，通过对车用LNG气瓶、CNG气瓶、低温贮罐、天然气 汽车 加气站等多方位的技术整合，可为客户提供LNG/CNG系统解决方案。公司主要客户为北汽福田、宇通客车、中通客车、飞驰客车、中国重汽等。

近年来，北汽福田、宇通客车等著名车企相继将业务重心战略调整至氢燃料电池 汽车 ，伯肯节能和天海工业嗅到其中商机，紧跟着进行业务转型，积极开拓氢燃料电池相关业务。

说干就干，伯肯节能于2014年在国内率先开展了氢燃料电池供气系统的生产和研发，2016年，燃料电池供氢系统实现量产，并成为上海 汽车 公司的氢燃料电池 汽车 供气系统的供应商。

在氢燃料电池 汽车 供气系统研发方面取得一定成绩后，公司又将目光聚焦于加氢站。2018年2月14日，伯肯节能以自有资金投资设立控股子公司淮北伯肯氢能 科技 有限公司，深入布局氢燃料电池产业。该公司主要负责加氢站建设与运营。

然而，加氢站建设中存在诸多技术难题，氢气压缩机就是其中一道难以逾越的坎。为此，同年3月9日，伯肯节能与美国PDCMachines,Inc.(简称PDC)在北京签署了氢压缩机系统协议，双方共同开发加氢站市场。PDC是全球技术最领先的氢压缩机生产商，生产的氢压缩机性能先进、质量可靠，广泛的应用于加氢站。

2018年7月，北京伯肯和美国伯肯公司共同首度展出自主研发的高效燃料电池空压机产品，并携手子公司北京兰天达共同展出中国最具产业化的70MPa供氢系统及关键零部件和氢压缩机加注站产品。

做好氢燃料电池核心技术储备后，伯肯节能在市场竞争中底气十足。

2019年1月23日，伯肯节能再传捷报——公司与安徽省濉溪县人民政府签署了“投资建设氢能源产业链项目”的正式协议书。根据协议，公司将在濉溪县投资建设3座加氢站、一座制氢站及光伏发电厂(用于电解水制氢)，并提供100台燃料电池公交车、50辆市政环卫车、50台物流车在当地示范运营。

另外，双方还将共同发起成立濉溪县氢能产业基金，推动可再生能源制氢、氢燃料电池 汽车 动力系统及其零部件、储运氢装备及氢能全产业链应用等项目落地并建成濉溪县氢能产业园。

对于伯肯节能未来在氢燃料电池领域的发展计划，公司董秘刘水龙透露：“在氢气供应系统这部分，我们现在零部件都是外购的，只赚系统集成的那部分钱，利润还是比较薄的。我们准备将来自己做，实现零部件的国产化。

现在氢燃料电池的氧供应系统空压机我们已经研发出样机了，正在上汽试跑，如果试跑成功，我们就取代日本的空压机成为上汽的供应商。氢供应系统的减压阀我们已经开发出了样品，准备量产；下一步准备开始瓶阀、储氢瓶和加氢站设备的研发，逐渐实现氢燃料电池全面的国产化。”

不甘落后，天海工业依托其在气体储运行业多年的研发经验，发力车载储氢领域。

天海工业拥有先进的铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶生产线，技术由国外引进，可设计制造工作压力为15-70Mpa的各种规格铝内胆碳纤维全缠绕高压储氢瓶及供氢系统。公司车用全缠绕储氢气瓶已获得2022年冬奥会燃料电池车批量订单，主要客户为北汽福田、郑州宇通、中通客车、飞驰客车、中国重汽等。

目前，公司在原有35MPa大巴车用车载供氢系统的基础上，对所用三型瓶工作压力进行了大幅度增加，成功研制出70Mpa高压储氢瓶，并已通过爆破、疲劳、耐久性和火烧等试验。同时与整车厂进行合作，在示范样车上安装使用。

天海工业透露，当下研发70Mpa储氢瓶最大的难点在于原材料本身需要从国外进口，因此研发所需投入成本也随之升高，这是许多氢气储氢瓶厂家目前所面临的挑战之一。并且，由于70Mpa储氢瓶没有实现标准化，乘用车空间又十分有限，导致70Mpa储氢瓶迟迟难以量产，国内总体技术最终得不到很好的发展空间。

对于天海工业此次受让伯肯节能10.91%股份，业内人士认为其意在发挥公司在车载储氢领域的技术优势以及伯肯节能在氢气供应系统方面的研发优势，瞄准时机进入氢能领域的多个产业链环节。

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