氢能专题研究之二:固态储氢新兴技术优势凸显,前景广阔
核心内容概览
固态储氢技术因其高体积储氢密度、常温常压储存、安全性好等优势,正成为氢能储运领域的新兴技术。相比高压气态储氢和低温液态储氢,固态储氢在成本、安全性和运输灵活性方面具有显著优势,尤其适用于分布式供能、应急电源、交通等领域。随着政策推动和产业链逐步完善,固态储氢技术具备广阔的商业化前景。
主要观点
- 储氢技术对比:固态储氢在体积密度和安全性方面优于气态和液态储氢,尤其适合长周期、大容量储能。
- 技术路线:固态储氢技术主要包括金属氢化物、配位氢化物、碳材料、MOFs及水合物等,其中金属氢化物是最具商业化前景的路线。
- 应用场景:固态储氢适用于交通、工业、电力调峰、分布式供能、应急电源等多个领域,特别是在氢燃料电池汽车、通信基站备用电源、电网储能等方面具有显著潜力。
- 产业链发展:国内已有多个企业布局固态储氢领域,包括厚普股份、东方电气、圣元环保、鸿达兴业等,同时多所高校和科研院所也在进行相关研究和产业化推进。
- 政策支持:国家层面及地方省份均出台氢能发展政策,推动氢燃料电池汽车示范应用,为固态储氢发展提供政策支持和市场空间。
关键信息
储氢技术比较
| 储氢方式 |
储氢质量分数(%) |
体积储氢密度(kg/m³) |
运输方式 |
装载量(KG/车) |
温度(℃) |
优势 |
劣势 |
| 气态储氢 |
<2 |
<23 |
特种长管束拖车 |
250-460 |
20 |
充放氢速率快 |
体积储氢密度低 |
| 低温液态储氢 |
>5.7 |
70 |
专用槽车 |
360-4300 |
0 |
体积比容量大 |
成本高,设备要求高 |
| 高压气态储氢(35MPa) |
3.0 |
23.5 |
- |
- |
20 |
充放氢速率快 |
安全性隐患高 |
| 高压气态储氢(70MPa) |
5.5 |
40 |
- |
- |
20 |
充放氢速率快 |
安全性隐患高 |
| 稀土系合金固态储氢 |
1.5 |
104 |
- |
- |
20 |
放氢平台更低 |
成本高 |
| 钛铁系合金固态储氢 |
1.8 |
96 |
- |
- |
20 |
成本低 |
放氢动力学性能弱 |
| 镁基合金固态储氢 |
<7.6 |
94-110 |
固态储氢车 |
单车最大1200 |
205-290 |
储氢密度大 |
热交换困难,放氢需高温 |
固态储氢市场前景
- 车载固态储氢瓶:预计2030年市场规模将突破百亿元。
- 加氢站:2022-2026年累计新增投资约14.3亿元,2025年新增投资额约4.5亿元,2026年约5.3亿元。
- 应用场景:包括氢燃料电池汽车、通信基站备用电源、分布式供能、电力调峰、应急电源等。
氢燃料电池汽车市场展望
- 全球保有量:2019年为2.4万辆,2022年底增长至6.75万辆,CAGR为41%。
- 国内保有量:2022年底为1.23万辆,占全球约18.2%。
- 预测销量:2025年预计达2.5万辆,2030年预计达32万辆。
- 储氢系统成本:预计未来固态储氢系统成本将显著下降,具有更强的市场竞争力。
产业链相关企业
- 国内企业:厚普股份、东方电气、圣元环保、厦钨新能、鸿达兴业、科新机电、九号公司、永安行、美锦能源、雄韬股份、横店东磁、云海金属。
- 海外企业:GKN Hydrogen、Green Fortress、Cella Energy、IAI等。
产业链发展现状
固态储氢相关企业进展
| 企业 |
方向 |
氢能业务介绍 |
| 厚普股份 |
钒钛基储氢合金 |
氢能加注设备、固态储氢系统,与四川大学、云浮飞驰等合作 |
| 东方电气 |
固态储氢系统 |
固态储氢系统建设,具备高压储氢容器批量化制造能力 |
| 圣元环保 |
固态储氢材料 |
与有研工研院合作,推动固态储氢材料研发与应用 |
| 厦钨新能 |
储氢合金 |
子公司开发储氢合金,用于镍氢电池,未来拓展固态储氢业务 |
| 鸿达兴业 |
稀土系储氢材料 |
氢储运业务,研发稀土系储氢材料,与有研工研院合作 |
| 科新机电 |
储氢装置 |
与安泰创明合作,开发固态储氢装置及加氢站储氢系统 |
| 九号公司 |
氢能摩托车 |
推出Segway APEX H2电动摩托车,采用固态储氢技术 |
| 永安行 |
氢能自行车 |
低压固态储氢技术,已实现规模化生产 |
| 云海金属 |
镁基储氢材料 |
与高校合作研发镁基储氢材料,处于研发阶段 |
| 美锦能源 |
氢燃料电池车 |
推出固态储氢燃料电池公交车、冷藏车等产品 |
| 雄韬股份 |
燃料电池系统 |
参股氢枫能源,专注镁合金固态储氢产品 |
| 横店东磁 |
固态储氢材料 |
参股安泰创明,深耕固态储氢材料技术 |
| 安泰创明 |
固态储氢材料 |
开发固态储氢材料,应用于氢能助力车、外卖车、共享车 |
| 氢枫能源 |
镁基储氢材料 |
与上海交通大学合作,推出镁基固态储氢车及生产线 |
固态储氢相关科研院所进展
| 科研机构 |
材料研究方向 |
研究成果 |
| 中国有研科技集团 |
稀土系、钛系、钒系、镁系材料 |
研发多种合金储氢材料,攻克多项技术难题,应用于多个场景 |
| 包头稀土研究院 |
稀土系材料 |
完整的材料制备、测试及应用实验条件,获多项专利 |
| 上海交通大学 |
镁基材料 |
丁文江院士团队开发高密度镁基储氢材料,成立氢储公司 |
| 四川大学 |
钒基材料、复杂化合物 |
吴朝玲教授团队长期从事储氢材料研究,成果显著 |
| 燕山大学 |
稀土系材料 |
韩树民团队研究新型稀土储氢材料,建成首条生产线 |
全球主要经济体氢能产业规划
| 国家 |
2020 |
2025 |
2030 |
2035 |
2050 |
| 中国 |
氢气产量3342万吨 |
电解槽装机规模10GW |
氢气产量3715万吨 |
氢气产量5276万吨 |
氢气产量9690万吨 |
| 欧盟 |
年产氢气980万吨 |
电解槽6GW |
电解槽40GW |
全部氢能生产中1/3为超低碳制氢 |
工业领域全面氢能替代 |
| 美国 |
- |
- |
电解槽成本300美元/kW |
- |
占能源需求的14% |
| 日本 |
4000吨氢气 |
低压、高压发电成本分别为25日元/kWh、17日元/kWh |
30万吨氢气 |
- |
占能源需求的1/4 |
| 韩国 |
- |
2022年建设运营100座加氢站 |
- |
- |
2040年氢燃料电池累计620万辆 |
风险提示
- 国家宏观氢能规划政策出台的时间和发展规模不达预期;
- 关键材料和装备国产化进程不达预期;
- 海外专利保护纠纷。
政策支持
- 多部门支持氢能发展,包括国务院、国家发改委、国家能源局等;
- 2021年启动三大氢燃料电池汽车示范城市群,推动氢能跨区域发展;
- 20个省份发布氢能发展政策,规划2025年氢燃料电池汽车保有量超过10万辆,加氢站超过1300座,氢能产业规模突破万亿。