读2025世界前沿技术发展报告59氢能

1. 氢能

1.1. 氢能是一种制取方式多样的能源，具有高热值、高能量密度、零碳排放的特性

1.2. 是化石能源清洁利用、可再生能源充分消纳、交通运输清洁转型、能量高效长时储存与转移的重要发展方向

1.3. 主要国家纷纷出台、完善氢能及相关产业的国家顶层规划，推动清洁氢能发展，氢能各环节技术不断取得新成果

1.4. 氢能，尤其是绿氢发展也面临着制氢、储运氢成本高，经济性不足，技术安全性待验证，商业化路径模糊等问题，产业发展不及预期，氢能部分环节发展停滞，一批氢能项目取消、搁置或草草了事，显示出发展不确定性增高

2. 主要国家氢能市场发展情况

2.1. 主要国家氢能政策情况

• 2.1.1. 主要国家向氢能领域投入巨额资金，重点关注绿氢生产及相关基础设施建设

• 2.1.2. 美国

• 2.1.2.1. 近中期重点发展电解制氢技术，研发用于吉瓦级规模运行的经济、高效、耐用电解槽

• 2.1.2.2. 远期重点发展电解制氢以外、具有高影响潜力的创新清洁制氢技术（如光电化学转化、热化学转化、生物转化制氢等）​，先进的氢能基础设施（如先进氢气液化及氢载体，高密度、低压的创新储氢材料等）​，以及下一代燃料电池的先进材料和组件

• 2.1.2.3. 支持氢能关键技术的研究、开发、演示和部署，包括开发中型和重型车辆的先进组件，开发和展示低成本、标准化、可复制的“未来加氢站”​，开发和演示氢燃料电池移动加氢机等

• 2.1.2.4. 投资高达22亿美元用于建设两个区域性清洁氢中心—墨西哥湾H2Hub和中西部H2Hub，以加速推动低成本、清洁氢的商业规模部署

• 2.1.3. 欧盟

• 2.1.3.1. 欧盟清洁氢合作伙伴关系“清洁氢能联合行动计划”​（Clean Hydrogen Joint Undertaking）发布提案征集，将通过“地平线欧洲”​（Horizon Europe）研发资助框架投入1.135亿欧元，支持涵盖氢能价值链的技术研发

• 2.1.3.2. 批准德国的一项3.5亿欧元可再生氢气生产计划（国家援助计划）​，利用欧洲氢能银行的“拍卖即服务”工具支持德国可再生氢气的生产，加快绿色转型进程

• 2.1.3.3. 通过“创新基金”​（Innovation Fund）发起总金额46亿欧元的资助项目征集，推动电动汽车电池制造、可再生氢能生产及净零技术发展等

• 2.1.3.4. 启动第二轮欧洲氢能银行（European Hydrogen Bank，非实体机构，是一种融资工具）拍卖，此次拍卖将以每千克氢气固定溢价的形式向氢气生产商提供补贴，此轮拍卖补贴的上限为每千克绿氢4欧元

• 2.1.4. 德国

• 2.1.4.1. 规定了对现有天然气和未来氢气网络进行综合一体化发展规划的措施

• 2.1.5. 英国

• 2.1.5.1. 英国能源安全与净零排放部多次拨款支持氢能项目，如2月拨款2100万英镑支持一批低碳制氢项目

• 2.1.6. 日韩

• 2.1.6.1. 日本于2024年5月通过了《氢能社会促进法案》​（Hydrogen Society Promotion Act，HPA）​，日本政府将投入3万亿日元（约合192.4亿美元）为日本本土氢气生产和进口低碳氢提供15年补贴铺平了道路，支持氢能推广

• 2.1.6.2. 韩国首个核能制氢项目取得新进展，挪威Nel公司将向韩国提供碱性电解槽设备，该项目计划于2027年建成

• 2.1.7. 全球已有超过60个国家和地区发布或加码氢能战略

• 2.1.7.1. 氢能战略已从发达国家向中东、东南亚、南美等新兴市场延伸

2.2. 全球氢能市场数据

• 2.2.1. 全球产能方面，全球氢能生产规模约1.05亿吨/年，其中累计建成可再生能源电解水制氢项目产能超25万吨/年

• 2.2.2. 2024年新建的125座加氢站中，欧洲42座、中国30座、韩国25座、日本8座、北美13座

• 2.2.3. 全球有13个国家拥有超过10座加氢站，其中，中国（540座）​、韩国（198座）​、日本（161座）​、德国（113座）各建成投运了超过100座的加氢站

• 2.2.4. 中国氢燃料电池汽车销量出现小幅下降，2024年全年销售7113辆，同比减少5.9%

• 2.2.5. 从氢燃料电池汽车的制造商看

• 2.2.5.1. 韩国现代汽车销售3836辆，市占率29.8%

• 2.2.5.2. 日本丰田汽车销售1917辆，市占率14.9%

• 2.2.5.3. 中国宇通销售1137辆，市占率8.8%

• 2.2.5.4. 其他中国商用车销售5976辆，市占率46.4%

3. 氢能技术发展情况技术

3.1. 制氢技术

• 3.1.1. 从技术路线上看，常见的制氢技术包括化石能源制氢（煤制氢、天然气制氢）​、可再生能源制氢[碱性水电解（ALK）​、质子交换膜电解（PEM）​、固体氧化物电解（SOEC）和固体聚合物阴离子交换膜电解（AEM）​]​，以及其他制氢技术（光解水制氢、热化学分解）​

• 3.1.2. 化石能源制氢被称为“灰氢”

• 3.1.3. 化石能源制氢+碳捕集被称为“蓝氢”

• 3.1.4. 可再生能源制氢被称为“绿氢”

• 3.1.5. 核能制氢被称为“粉氢”

• 3.1.6. 天然存在的氢气被称为“白氢”或“金氢”

• 3.1.7. 前沿制氢技术包括生物制氢、光解水制氢（光催化分解水）​、热化学分解制氢等

• 3.1.8. 中国首个万吨级绿电制氢项目—纳日松光伏制氢示范项目40万千瓦（400兆瓦）光伏绿电成功并入蒙西电网，该项目将太阳能和氢能深度耦合，配备了15个电解槽，年产绿氢1万吨，副产氧气8.5万吨

• 3.1.9. 中国华电德令哈PEM电解水制氢示范工程72小时连续试运行圆满成功

• 3.1.9.1. 标志着中国首台（套）单堆兆瓦级PEM电解水制氢装置实现商运

• 3.1.9.2. 该项目解决了质子交换膜、气体扩散层等关键核心材料及装备国产化“卡脖子”问题，具有重大科技与产业示范意义

• 3.1.10. 中国航天科技集团六院101所等研制出中国首套氢膨胀5吨/天氢液化系统

• 3.1.10.1. 该系统攻克了氢克劳德循环氢液化工艺流程设计、大型高效连续性正仲氢转化换热技术、高速气浮轴承氢气透平膨胀机、大型深低温卧式冷箱分区集成工艺以及变工况自适应一键启停控制逻辑等五大关键核心技术，将助力液氢大规模应用的工业化进程

• 3.1.11. 国氢科技发布中国单槽规模最大的PEM电解槽（500标准立方米每小时）

• 3.1.12. 建设韩国首个核能制氢项目

• 3.1.12.1. 该项目将直接使用古里（Gori）和世乙（Saeul）核电站所提供的电力，通过低温电解技术生产氢气，项目设计产能为10兆瓦，目标实现每日生产氢气超过4吨

• 3.1.13. 韩国延世大学的研究人员开发出高质量大尺寸卤化铅钙钛矿薄膜，实现大规模太阳能制氢

• 3.1.14. 日本将利用北海道海上风电等可再生电力，每年生产1万吨以上绿氢，并将氢气通过管道运输到出光兴产的炼油厂合成绿色燃料

• 3.1.15. 美国最大的绿色液氢工厂，配备了八个5兆瓦PEM电解槽，利用了Plug Power公司自主研发的PEM电解槽技术

• 3.1.16. 法国液化空气集团（Air Liquide）正在推进其位于比利时安特卫普-布鲁日港的ENHANCE项目

• 3.1.16.1. 这是欧洲首个以氨为原料生产和分配低碳和可再生氢气的工业规模项目，液化空气集团将开发和运营大型可再生氨裂解和氢气液化装置

3.2. 储运氢技术与氢能应用

• 3.2.1. 储运氢方面，氢合成氨、绿色甲醇等氢衍生物被视为长距离运输的主流方案

• 3.2.2. 液态有机储氢聚焦开发高储氢密度、低脱氢能耗的载体材料，并通过优化催化剂体系降低循环成本

• 3.2.3. 地下储氢示范项目从盐穴向枯竭油气藏、含水层及硬岩洞库扩展，结合氢气微泄漏监测系统与抗氢脆材料提升安全性

• 3.2.4. 管道运输氢加快以现有天然气管道改造为主的示范与规划，氢掺混比例优化与新型抗氢脆材料研发成为关键技术方向

• 3.2.5. 加氢站方面，重点关注高通量加注组件、可靠性更高的压缩与冷态加注技术等

• 3.2.6. 氢能应用方面，氢能（氢燃料电池）作为高效、低噪、低热流、快速补给的清洁能源，已广泛用于交通、电力和工业等领域的固定式与移动式电源系统，且随着关键组件材料开发、电堆及系统结构设计和制造工艺优化实现性能持续突破

• 3.2.6.1. 用于无人机时，可显著提高载荷量与续航时间

• 3.2.6.2. 用于装甲战车时，可降低热噪特征，增强战场隐蔽性

• 3.2.6.3. 用于无人水下航行器等海洋装备时，可支持长时间自主作业，满足复杂环境下的持续任务需求

• 3.2.7. 中国钢研科技集团自主研发的纯氢多稳态竖炉示范工程正式运行，实现中国纯氢竖炉工程的首次成功应用，标志着中国纯氢冶金技术取得历史性突破，以及实现“富氢”冶金向“纯氢”冶金的技术跨越

• 3.2.8. 中国进行了全球首次基于纯氢冶金的钒钛磁铁矿工业化高效分离技术试验

• 3.2.8.1. 累计获得纯氢还原钒钛球团产品300余吨，还原后平均金属化率达到97%，获得铁水中几乎无碳

• 3.2.8.2. 使钒、钛元素高效富集在渣中，为高效开发钒钛磁铁矿资源提供了新思路

• 3.2.9. 辽宁通用航空研究院研制的全球首款四座氢内燃飞机原型机成功首飞，该机搭载了120千瓦增压直喷氢燃料内燃机

• 3.2.10. 国家电网低温试验基地的氢动力无人机在黑龙江大兴安岭漠河，首次成功完成零下40摄氏度环境下巡检飞行测试，验证了氢能无人机的低温启动、空中悬停以及低温续航等性能

• 3.2.11. 日本“钢铁制造过程中的氢气利用”​（Development of Hydrogen Reduction Technologies Utilizing Hydrogen from within Steelworks）项目

• 3.2.11.1. 旨在开发氢直接还原铁等钢铁脱碳新技术，此次补充征集重点开发仅使用氢来还原低品位铁矿石的直接还原炼铁技术，使得二氧化碳排放量降低50%以上

• 3.2.12. 日本三井造船株式会社（Mitsui Engineering&Shipbuilding）宣布完成全球首次缸径为50厘米的大型船用二冲程试验发动机的氢气燃烧试验

• 3.2.13. “绿色创新基金”框架下，向“炼铁技术的氢应用”项目提供230亿日元（约合1.61亿美元）​，推进仅利用氢气还原贫铁矿技术的开发和应用，包括利用氢直接还原贫铁矿-电熔炉-转炉的一体化工艺等

• 3.2.14. 韩国开发200千瓦以上船用氢燃料电池

• 3.2.15. 日本洋马动力科技（Yanmar Power Technology）成功完成了内航船使用的氢燃料发电用四冲程高速发动机的陆上试验，输出功率约500千瓦

• 3.2.16. 西班牙Talgo等十家公司合作研究用于高速列车的氢能推进系统。该项目名为Hympulso，得到西班牙政府“经济复苏、转型和复原力计划”​（Strategic Projects for Economic Recovery and Transformation）650万欧元资助

• 3.2.17. 美国初创公司H2MOF宣布正在利用分子工程材料领域的最新进展，开发一种能在低压和常温下实现安全、低成本且可规模化的固态储氢技术

• 3.2.17.1. 该技术以类金属有机框架材料为核心，能够将氢分子吸引到材料的纳米级空腔内，该公司称通过其特殊的专利材料，可以实现与700巴储罐相同的储氢量

• 3.2.18. 罗尔斯·罗伊斯（Rolls Royce）公司宣布与博世集团、慕尼黑工业大学等五家公司和研究机构合作，开发用于热电联产的氢气燃烧发动机

• 3.2.18.1. 目标是实现与现有天然气热电联产机组拥有相当的功率密度和效率，功率约为2.5兆瓦

• 3.2.19. 美国Joby公司的液氢燃料垂直起降飞行器完成一次性523英里（约合841千米）长距离飞行，且飞行器着陆时还有10%燃料剩余

• 3.2.20. 美国Amogy公司开发出名为NH3Kraken的全球首艘零碳排放氨动力拖船

• 3.2.20.1. 该船的氨电系统将液氨裂解成氢气，然后利用氢气与PEM燃料电池发生反应产生电能，为该船提供动力

• 3.2.21. 葡萄牙国家电网（Redes Energéticas Nacionais）的国家天然气运输网络RNTG和卡里索地下储气库（Carriço Underground Storage）完成了由必维国际检验集团进行的10%掺氢天然气运输和储存能力认证

• 3.2.21.1. 国家天然气分配网络RNDG完成了20%掺氢天然气运输能力认证，为葡萄牙天然气基础设施脱碳提供支持

• 3.2.22. 德国名为HyCAVmobil，证明了在地下洞穴储氢设施中安全储存氢气的可行性