近日，中国经济出版社出版发行的《中国氢能技术发展研究报告2024》发布， 指出随着我国风力、光伏等新能源发电进入高占比阶段，绿氢正在成为破解可再生能源消纳难题和实现用能终端深度脱碳的关键路径，由此推动基于可再生电力的水电解制氢技术及绿氢应用技术成为氢能产业发展的主要方向。本版摘录书中部分内容，敬请关注。
氢能产业具有技术密集度高、产业链条长、覆盖领域广和带动作用强的特征。我国作为唯一拥有全部工业门类的国家，氢能产业发展基础扎实、优势明显，积极发展氢能产业已成为我国发展新质生产力、培育新产业、创新新模式、形成新动能、塑造新优势的重要举措。在政策的积极引导与大力支持下，我国氢能产业发展已从推动关键环节技术攻关和交通领域先导示范向开展全产业链技术突破和多领域规模化应用全面转变，产业链各环节技术研究也从整机制造向核心材料研发与基础研究逐步深入。
总体来看，我国氢能产业链技术整体已进入工程化向商业化过渡的关键阶段，产业链各环节关键工艺与技术已基本完成突破或处于突破前夕。核心装备及材料在性能方面与国际先进水平的差距正在快速缩小，部分领域已达到国际先进水平。
电解槽产品快速迭代，众多新技术、新材料、新工艺加速走出实验室。装备性能提升与成本持续降低，推动可再生能源水电解制氢成为全球氢能产业发展的主旋律。2023年以来，产业链技术不断成熟、用氢需求持续增加与经济性日益改善，推动全球低碳氢项目投资热情高涨，项目建设不断提速。
从技术路线分析，得益于技术成熟度和经济性等方面的优势， ALK（碱性水电解制氢）技术仍是当前水电解制氢的主流技术路线。我国和欧盟是全球ALK技术的领导者，但所采用的技术路线不尽相同。
在PEM（质子交换膜水电解制氢）方面，美国、加拿大、德国处于领先地位。我国在PEM电解槽设计制造方面接近国际先进水平，但在质子交换膜、气体扩散层等关键材料方面，相较国际领先水平仍有一定差距。
在SOEC（固体氧化物水电解制氢）方面，近年来SOEC技术以能量转化效率高、无须使用贵金属催化剂等优势，发展迅速。美国和欧洲凭借其在SOFC（固体氧化物燃料电池）技术上的优势，在SOEC技术研究与应用方面保持领先。我国SOEC技术研发起步较晚，虽然部分性能指标接近世界先进水平，但整体来看仍存在一定差距。
在AEM（阴离子交换膜水电解制氢）方面，AEM技术整体仍处于工程化初期阶段，2024年以来呈现加速发展态势。德国是全球AEM技术的领导者之一。我国在电堆集成和系统能耗等方面与国际先进水平保持同步，但在产品寿命和可靠性等方面仍有待验证。
目前形成了高压气态储氢、地下储氢、管道输氢、低温液态储氢、有机液体储氢、液氨储氢、配位氢化物储氢、吸附储氢等十余种技术路线。总体来看，高压气态储氢仍是当前技术成熟度最高、应用最广的储氢技术。
在管道输氢方面，美国是全球纯氢输氢管道技术研究与应用的领跑者，在墨西哥湾沿岸建成了全球最大的氢气供应管网。在天然气管道掺氢方面，欧盟、美国、日本和加拿大是先行者。目前全球已开展50余个示范项目，天然气掺氢比例为5%~30%，多数国家的最高掺氢比例为20%。
在液氢储氢方面，美国、欧盟和日本处于领先地位，其中美国氢液化能力超200吨/日，约为全球氢液化产能的40％。在液氢储运装备方面，美国同样保持技术领先。在有机液体储氢方面，日本较早开展甲苯路线有机液态储氢技术研究和应用，德国苄基甲苯路线处于全球领先地位，我国在苄基甲苯路线和咔唑路线均有布局，相关技术研究和应用达到国际先进水平。在固态储氢方面，中国、美国、日本对固态储供氢材料与应用技术开展了大量研究，保持技术领先地位。
在氢应用环节，全球氢能应用仍以合成氨、合成甲醇、石油炼化等传统工业为主。近年来，交通、能源、冶金等新兴领域氢能应用技术不断进步，应用规模稳步扩大。交通是氢能技术应用的先导领域，氢能乘用车和商用车产品快速迭代，全球已形成相对完整的产品矩阵，氢能汽车应用规模持续扩大，但相较2023年，2024年氢能交通领域，尤其是燃料电池汽车推广增速有所放缓。PEMFC（质子交换膜燃料电池）作为氢能交通领域应用的核心装备，成为全球氢能技术研究的重点领域。
从系统集成方面来看，我国多家企业均已完成300千瓦级PEMFC系统开发，达到国际领先水平。在质子交换膜、催化剂等核心材料方面，日本、美国和欧洲仍然保持技术领先。与燃料电池汽车技术推广增速放缓不同，2023年以来随着氢及氢基衍生物动力技术成熟，氢及氢基衍生物在航运领域的应用需求快速增长。其中，甲醇燃料船舶多为集装箱船，氨燃料船舶以散装货船和油轮等液货船为主，氢燃料船舶多为拖船、游轮、渡轮等小型船舶。航空领域氢能应用技术以可持续航空燃料（SAF）掺混应用为主。
在能源领域，氢能的主要应用技术包括燃料电池热电联供、氢燃气轮机和氨煤电机组。目前燃料电池热电联供技术以PEMFC和SOFC为主，我国PEMFC技术处于国际先进水平，氢电转化效率达68%；美国、日本、欧洲等在SOFC技术研发与应用方面处于领先地位，SOFC发电效率在60％以上，热电联产综合效率在90％以上。
在氢燃气轮机方面，美国、日本和欧洲凭借技术优势，在氢燃气轮机研发制造方面保持领先。在煤电机组掺氨方面，中国和日本技术发展较快。在化工领域，以清洁替代应用为主。在冶金领域，目前氢冶金技术包括富氢高炉冶金、氢基直接还原冶金、富氢熔融还原冶金三大技术路线。
交通运输作为当前氢应用技术成熟度和商业化程度最高的领域，用氢需求预计在2025~2035年率先进入爆发式增长阶段；电力及储能领域氢应用技术快速成熟，预计于2030年后进入大规模商业化应用阶段，并保持10年以上的快速增长；冶金领域氢能替代潜力巨大，虽然改造周期较长，但仍将是未来全球氢气需求增长的主要动力之一；相对于交通运输、电力储能及冶金等新兴领域用氢需求，化工领域氢应用技术相对成熟，更偏重用绿氢替代现有灰氢进行化学品生产加工。
由中国产业发展促进会氢能分会联合30余家氢能产业龙头企业及科研院校共同编写。该书着眼于我国氢能全产业链技术发展现状与趋势，围绕氢能“制储输用”各关键环节，从技术与产业发展现状、不同技术路线对比、核心技术与关键装备水平、国内外技术水平对比等方面进行了全面分析，同时立足全球氢能前沿技术研究方向与我国氢能产业发展需要，对氢能全产业链各关键环节技术发展方向提出了科学建议。
一是加大关键材料与核心装备技术攻关力度。通过政策引导和资金支持，制订关键材料与核心装备重点研发计划，引导高校、研究院所等加强基础材料研发，提升材料性能水平，鼓励企业加大对氢能关键技术和设备的研发投入力度，推动氢能技术自主创新，降低对进口技术和设备的依赖。
二是鼓励技术攻关发展模式创新。以市场需求为主导，强化企业创新主体地位，引导氢能产业龙头企业整合行业优势力量，以“链主”发榜、“链员”揭榜的模式，开展产业技术难点攻关，带动产业链协同创新。
三是强化专利保护机制，鼓励企业加强核心知识产权海外布局。推进自主知识产权维护及专利鼓励政策，增强企业、高校的专利保护意识，关注产业链上下游技术发展，做好相关领域国际专利申请和布局，提升参与国际市场的核心竞争力。加强高校与传统产业优势企业的合作，促进核心技术的研发与应用，通过专利许可、专利转让等形式，尽快实现技术创新成果市场价值最大化。
打造国家和地方两级技术攻关机制。国家层面，搭建高能级创新平台，聚焦共性技术开发，提升原始创新能力。建立国家级共享实验与检测平台，为氢能企业提供研发资源及技术应用测试场景，为氢能产业链技术高起点、高质量发展提供强有力的科技支撑。依托行业骨干企业、科研机构和高校，联合组建国家级实证基地、国家实验室、国家制造创新中心等平台，聚焦关键共性技术开展科研攻关，建立氢能知识产权开源机制。引导高校及科研院所进一步合理优化与利用科学资源，对外开放大型实验设备，最大化地实现资源价值，为企业高水平技术创新提供支撑。
地方层面，以项目需求为牵引，加强跨领域跨产业联合攻关，突破关键技术。以联合体等形式深化产学研用产业链协同创新合作，“串点成链，织链成面”，推动产业链协同发展，利用不同地区的资源和产业优势，联合打造“氢能联合体”，促进氢能产业打破区域限制，打造地方之间合作交流机制，优势互补、资源共享，错位协调发展，避免重复投资，实现跨地域联合发展。支持制氢装备制造车间智能化升级改造，提高企业生产效率和产品品质，降低生产成本，增强企业和产品的竞争力。引导企业和院校重点聚焦制氢、储运、加注、燃料电池等产业链核心环节，围绕关键环节开展技术攻关与商业化示范。探索将氢能产业纳入全国行业专业竞赛范畴，强化各层级氢能人才培养，重点培养氢能大国工匠和高技能人才。
一是推动绿色氢基能源的碳减排量纳入全国碳市场。从国家层面统筹协调开展氢能领域CCER方法学研究，建立完善绿色氢基能源全生命周期碳排放核算体系，出台各领域氢能碳减排量化核准标准，打造清洁低碳的生产供应链。推动绿色能源碳资产管理平台的应用和普及，建立各类氢基能源项目碳排放数据监测体系，以碳价值激励氢基能源产业规模化发展。
二是明确绿氢及绿色氢基能源认证标准，推动国内外标准兼容。加快构建氢基能源认证标准体系，明确绿氢、绿氨、绿醇、绿色航煤等氢基能源定义，确定绿色化学品与绿色燃料的制备、生产场景，明确各个产品认证对应的温室气体排放阈值。加强与国际组织的合作，大力推动绿色氢基能源全生命周期碳排放核算方法学及认证体系与国际标准接轨和互认，主动应对氢能产业贸易壁垒，积极参与国际氢能贸易标准规则制定，提升国际影响力。
一是在人才引进、技术研发、标准制定与产业投资等领域积极开展国际合作。吸纳国际先进经验和技术，培育氢能领域的国际先进人才，建立国际合作与创新平台，鼓励实施氢能国际大科学计划和大工程，实现技术引进吸收再创新，推动我国氢能产业国际化发展。
二是提升我国国际氢能产业链分工的主导权。发挥“一带一路”国际合作纽带作用，鼓励企业积极开展国际投资。加强对中东等未来潜力巨大、当前基础设施与技术水平相对薄弱、投资成本相对较低、现阶段氢能发展相对滞后地区的投资，将有助于我国进一步强化区域合作，建立稳固的合作伙伴关系，在全球氢能贸易格局构建中占据产业链和供应链的有利地位。同时，积极鼓励企业布局海外氢能资产，包括甲醇和氨贸易港口，抢占贸易节点，强化风险抵抗能力，提高国际贸易话语权，推动我国从氢能大国向氢能强国转变。
加强先进技术应用场景供给保障，优先在重点领域开展一批试点示范项目，探索具有可借鉴、可推广的经验和模式。
在氢制取方面，优先支持高性能兆瓦级国产PEM制氢装备及ALK与PEM耦合大规模离网制氢技术等先进装备和重点技术示范应用。将可再生能源离网制氢技术与深远海资源开发相结合，研究开展规模化海上风电离网制氢技术实证。
在氢储运方面，优先支持符合条件的企业开展高压纯氢管道建设与示范运营。加快开展主干天然气管道掺氢输送可行性研究，规划1~2个实证项目。
在氢加注方面，积极开展液氢加氢站建设与示范运营。支持内河水上加氢站建设，开展船-船同步加氢技术研究，谋划1~2条氢能内河航道。
在氢应用方面，加快在副产氢聚集区推动一批化工、能源、冶金、交通领域示范应用项目建设。积极开展海上氢能应用示范项目，在山东、海南、福建等有条件地区，选取海上风电制氢、海上输运氢、海上加氢、海上能源岛等海洋氢能典型场景开展试点示范。以大型港口及沿海工业园区等为应用场景，打造1~2个氢基燃料基地。
在煤电锅炉掺氨方面，建立国家级氢氨融合燃烧实验平台，鼓励优先对服役年限较长的煤电机组进行评估和改造，推动一批煤电锅炉掺氨混燃改造商业化运营示范项目落地。
