氫能因其低碳環(huán)保的屬性得到世界各國的認可，在各國想盡辦法降低碳排放的過程中，發(fā)展氫能成為首選。
政策催動行業(yè)加速發(fā)展
氫能產(chǎn)業(yè)的紅火程度很重要一點是政策推動的結(jié)果。氫能匯（微信公眾號：h2-2005）了解到，無論是國際還是國內(nèi)，頻頻出臺的氫能規(guī)劃、政策，推動了整個行業(yè)的發(fā)展。
2016年10月，中國標準化研究院資源與環(huán)境分院和中國電器工業(yè)協(xié)會發(fā)布的《中國 氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設施發(fā)展藍皮書（2016）》首次提出了我國氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展路線圖。對我 國中長期加氫站和燃料電池車輛發(fā)展目標進行了規(guī)劃。主要包括：到2020年，加氫站數(shù) 量達到100座；燃料電池車輛達到10,000輛；氫能軌道交通車輛達到50列；到2030年，加氫站數(shù)量達到1,000座，燃料電池車輛保有量達到200萬輛；到2050年，加氫站網(wǎng)絡構(gòu)建完成，燃料電池車輛保有量達到1,000萬輛。
2019年兩會期間，氫能被首次寫入《政府工作報告》，2016-2022年期間，工信部、 國務院、發(fā)改委等多部門陸續(xù)發(fā)布支持、規(guī)范氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展政策，國家的“十四五” 規(guī)劃中提到，要加速氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，氫能產(chǎn)業(yè)在“十四五”期間將提速發(fā)展。
在地方政策方面，據(jù)不完全統(tǒng)計，全國有北京市、上海市、廣州市、浙江省、江蘇 省、貴州省和四川省等多個省市地區(qū)發(fā)布了相對完整和豐富的氫能相關(guān)政策或規(guī)劃。在加氫站、氫燃料電池車數(shù)量、氫能科技創(chuàng)新等領(lǐng)域都有相應布局。
市場競爭格局分散
國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，央企帶頭發(fā)展氫能。根據(jù)國資委在國新辦在2021年7月舉行的新聞發(fā)布會上的數(shù)據(jù)顯示：已有超過三分之一的中央企業(yè)在布局包括制氫、儲氫、加氫、用氫等全產(chǎn)業(yè)鏈，均取得了一批技術(shù)研發(fā)和示范應用的成果。
如中國石化和中國石油重點布局氫能儲運零售終端建設和運營領(lǐng)域，國家能源集團和中船重工重點布局氫能產(chǎn)業(yè)鏈及氫能裝備，國家電投、東方電氣和中船重工將重心放在氫燃料電池及其核心部件，東風集團、一汽集團、中國中車和寶武集團則聚焦 終端應用燃料電池汽車、列車、氫冶金。
盡管如此，氫能整個市場競爭格局依然相對分散。從市場集中度看，中國石化和國家能源集團兩大公司氫氣產(chǎn)量幾乎占了市場份額的3成，而剩余7成分散到各個企業(yè)中。
制氫技術(shù)誰是王者
從制氫角度看，無論是煤制氫還是綠電制氫亦或是核能制氫，都是制氫的一種方式。但從成本上看，當前化石燃料制氫技術(shù)最為成熟，制氫效率最高，但是在各類制氫技術(shù)中，化石燃料制氫的二氧化碳排放量也更多。
相比之下，用風電、光伏等可再生能源制氫可以大幅 降低二氧化碳的排放量，也有利于解決棄風、棄光問題。由于目前電解水的能量損耗率較高，可再生能源制氫的效率約30%。另外，核能制氫的碳排放量也較低，同時核能制氫的效率能夠達到約 55%。
單從電解水制氫來看，是未來氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重要方向，而電解水制氫也有不同的技術(shù)路線，堿性電解水(ALK)、質(zhì)子交換膜(PEM) 電解水和固體氧化物電解水(SOEC)3 種類型中，質(zhì)子交換膜(PEM) 電解水應用更廣，未來前景更有優(yōu)勢。
目前 PEM電解水制氫系統(tǒng)設備成本高出ALK電解系統(tǒng)設備成本的6-7倍。2020年數(shù)據(jù)顯示，電解水制氫，ALK平準化成本約23-28元/kg，采用PEM電解水制氫技術(shù)成本約為ALK的1.4倍。
盡管成本存在差異，但自從中國石化去年在燕山石化建設的首套質(zhì)子交換膜（PEM）制氫示范站啟動，意味著中國石化首次打通了PEM 電解水制氫設備從關(guān)鍵材料、核心部件到系統(tǒng)集成的整套流程。中國石化PEM 制氫示范站采用大面積均一膜電極，此設計方案可直接發(fā)展為單槽兆瓦級規(guī)模，為質(zhì)子交換膜電解水制氫技術(shù) 進行大型化試驗提供設計依據(jù)。
另外一點值得重視的是核能制氫，這或許成為大規(guī)模制氫的一個重要選項。核電運行穩(wěn)定、可靠、換料周期長，可作為基荷電源大規(guī)模替代傳統(tǒng)化石能源，可與其他清潔能源一起構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系。氫能是未來最有希望得到大規(guī)模利用的清潔能源之一，核能具備高效、低耗、環(huán)保、清潔的特點，核能制氫將二者結(jié)合，進行氫的大規(guī)模生產(chǎn)， 有望成為未來氫氣大規(guī)模供應的途徑。
儲氫瓶加速國產(chǎn)化
儲氫領(lǐng)域，當前仍以儲氫瓶為主。高壓氣態(tài)儲氫充放氣速度快，但安全隱患系數(shù)較高。低溫液態(tài)儲氫技術(shù)存在難度系數(shù)大、液化成本高、能耗大和絕熱材料成本高等弊端。
目前已商業(yè)化應用的高壓儲氫氣瓶主要是 I 型瓶、II 型瓶、III 型瓶和 IV 型瓶。I 型瓶由金屬鋼組成；II 型瓶采用金屬材質(zhì)為主，外層纏繞玻璃纖維復合材料；III 型瓶、IV 型瓶外部采用碳纖維纏繞，III 型瓶內(nèi)膽為金屬，IV 型內(nèi)膽為塑料。
國內(nèi)目前應用較多的是35MPa 儲氫Ⅲ型瓶，碳纖維復合材料是核心組成部分，但是由于國內(nèi)的碳纖維以進口為主，2020 年中國碳纖維的進口量占需求量的6成左右，碳纖維復合材料成本約占35MPa 儲氫Ⅲ型瓶生產(chǎn)成本的 62.5%。
Ⅳ型瓶可能更好滿足車載儲氫系統(tǒng)趨向安全、高儲氫密度、 輕量化、低成本、成壽命等方面的發(fā)展要求，未來隨著Ⅳ型瓶原材料的進一步國產(chǎn)化， 性價比將得到突顯，并加速應用于新能源汽車領(lǐng)域。
質(zhì)子交換膜電池技術(shù)是主流
從氫燃料電池車發(fā)展的情況看，目前世界各國的氫燃料電池車的市場保有量都存在不足的情況。之所以燃料電池車推廣速度不夠快，很重要的一個原因在于其價格高昂。
從成本角度看，燃料電池構(gòu)成了燃料電池汽車成本的大部分， 燃料電池動力系統(tǒng)是燃料電池汽車成本高昂的主要原因，一輛燃料電池汽車總成本約三分之二來自于燃料電池系統(tǒng)，其中質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)主導的燃料電池系統(tǒng)構(gòu)成了燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈的價值核心部分。
燃料電池生產(chǎn)技術(shù)共分為5種。其中，質(zhì)子交換膜燃料技術(shù)是繼堿性、磷酸性以及熔融碳酸鹽以及固體氧化物燃料電池之后，迅速發(fā)展起來的溫度最低，比能最高、啟動最快、壽命最長，應用最為廣泛的第五代燃料電池，也是現(xiàn)階段國際燃料電池汽車廠商普遍采用的燃料電池技術(shù)。
膜電極是燃料電池系統(tǒng)的組成成分之一，氫氣通過氫能源車的燃料電池系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為電能，膜電極是氫氣轉(zhuǎn)換為電能的反應場所，膜電極技術(shù)門檻高，具有極高的成長性、產(chǎn)品附加值和競爭壁壘，膜電極則是燃料電池系統(tǒng)的核心的零部件。
