氢气产业深度调研及氢气行业市场发展现状与未来趋势分析

氢气的概念

氢气(Hydrogen)是氢元素形成的一种单质，分子量为2.01588。常温常压下氢气是一种无色无味极易燃烧且难溶于水的气体。氢气的密度为0.089g/L(101.325kpa,0°C)，只有空气的1/14，是世界上已知的密度最小的气体。所以氢气可作为飞艇、氢气球的填充气体(由于氢气具有可燃性，安全性不高，飞艇现多用氦气填充)。氢气与电负性大的非金属反应显示还原性，与活泼金属反应显示氧化性。

氢气最早于16世纪初被人工制备，当时使用的方法是将金属置于强酸中。1766–1781年，亨利·卡文迪许发现氢元素，氢气燃烧生成水，拉瓦锡根据这一性质将该元素命名为“hydrogenium”(“生成水的物质”之意，“hydro”是“水”，“gen”是“生成”，”ium"是元素通用后缀)。19世纪50年代英国医生合信(B.Hobson)编写《博物新编》(1855年)时，把“hydrogen”翻译为“轻气”，意为最轻气体。

根据中研普华产业研究院发布的《2019-2025年氢气产业深度调研及未来发展现状趋势预测报告》显示：

工业上一般从天然气或水煤气制氢气，而不采用高耗能的电解水的方法。制得的氢气大量用于石化行业的裂化反应和生产氨气。氢气分子可以进入许多金属的晶格中，造成“氢脆”现象，使得氢气的存储罐和管道需要使用特殊材料(如蒙乃尔合金)，设计也更加复杂。

常温下，氢气的性质很稳定，不容易跟其它物质发生化学反应。但当条件改变时(如点燃、加热、使用催化剂等)，情况就不同了。如氢气被钯或铂等金属吸附后具有较强的活性(特别是被钯吸附)。金属钯对氢气的吸附作用最强。氢气与电负性大的元素反应显示还原性，与活泼金属单质常显示氧化性。氢气在催化剂的存在下能与大部分有机物进行加成反应。

氢气是一种良好的化工原料，耗用氢气量最大的是合成氨，世界上约百分之六十的氢气用于合成氨，中国的比例更高。其次是经合成气(H2/CO2)制甲醇。氢与氯可合成氯化氢而制得盐酸。除能制氨和合成盐酸外，氢气还能还原有机物的硝基为氨基，如硝基苯氢化还原可制苯胺。用酮或醛和氢气还原烷化能制各种有机产品，例N-烷基-N苯基对苯二胺、防老剂4010，防老剂4020等。

数据显示，2020年，全球利用天然气(甲烷)生产纯氢的产量占比达到43.8%，仅13.4%的氢气是通过煤炭生产的。

氢气行业市场发展现状与未来趋势

在一般情况下，氢极易与氧结合。这种特性使其成为天然的还原剂使用于防止出现氧化的生产中。在玻璃制造的高温加工过程及电子微芯片的制造中，在氮气保护气中加入氢以去除残余的氧。在石化工业中，需加氢通过去硫和氢化裂解来提炼原油。氢的另一个重要的用途是对人造黄油、食用油、洗发精、润滑剂、家庭清洁剂及其它产品中的脂肪氢化。

我国氢气产量自2014年开始逐年增长，截至2020年到2050万吨，其中62%的氢气来源于煤质氢。2020年中国加氢站数量上升至118座，其中，已投入运营101座，待运营17座。截止2021年底，我国加氢站已建成218座。

发展清洁的可持续的能源是国家能源安全和多样性的保障。氢能是清洁的可再生能源，其来源多样、产量大、而且相对安全，是未来清洁、可持续社会的理想能源。氢能可以连接诸如太阳能、风能、生物质能等多种清洁能源，在日常生活和产业活动中普遍利用，从而形成氢能社会。

氢燃料电池汽车是终极的清洁能源汽车，是氢能社会的主要构成部分。燃料电池效率高，是氢能发电的最佳利用途径，但是目前燃料电池的成本很高，一个有效降低其成本的方法是提高产量。汽车是一个很好的切入点，通过补贴政策，促进燃料电池汽车的规模化生产，从而大幅度降低燃料电池成本，提升其技术，推动氢能社会的建设和发展。燃料电池汽车产业的最主要特点是技术含量高且产业链长，其技术水平和国家工业体系及基础是密切相关的。

氢燃料电池汽车是终极的清洁能源汽车。近二十年里，全球大多大车企都尝试过开发，但是因为其技术难度高、产业链长，性能和成本一直很难达到商业化的标准，因而很多车企都浅尝则止。2021年12月，河南、河北两大城市群相继获批，全国5个燃料电池汽车示范应用城市群共涵盖47座城市，跨地域开展氢燃料电池汽车推广，“国家+地方”两级配套补贴力度大。

中国的氢能和燃料电池产业在全球范围内在技术上处于中流的位置，而在规模上则处于第一梯队。氢能和燃料电池的技术水平和国家工业体系及基础是密切相关的，目前高端的氢能设备都来自国外供应商，譬如35MPa压力的加氢站零部件已经国产化，但70MPa压力的加氢站零部件则仍然依靠国外供应商。

国际上氢燃料电池产品的功率密度一般在3.0kW/L以上，而国内同类产品的普遍水平是在2kW/L。但是，中国的氢能和燃料电池产业在规模上又是巨大的。首先中国是产氢大国，占世界总量的34%。

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