更安全、更简单、更高效！瑞典科学家开发制氢新方法：效率高达99%【附氢能源技术赛道观察图谱】

瞻观前沿

瑞典科学家开发出一种创新方法，可提高氢能发电效率。该过程将水分离成氧气和氢气，消除了两种气体结合的危险可能性。这种新方法是由斯德哥尔摩 KTH 皇家理工学院开发的，它解耦了生产氢气的标准电解过​​程，即通过施加电流来分解水分子。与主流系统相比，它分别产生氧气和氢气，而不是在同一电池中同时产生氧气和氢气，在同一个电池中它们需要通过膜屏障分开。

KTH 皇家理工学院研究人员、博士生埃斯特班·托莱多(Esteban Toledo)表示，这种分离消除了气体混合的可能性和爆炸风险。他与瑞典皇家理工学院应用物理学教授乔伊迪普·杜塔(Joydeep Dutta)共同撰写了今天发表在《科学进展》上的论文。它还消除了对稀土金属的需求。两位研究人员为该系统申请了专利，并通过 KTH Innovation 成立了Caplyzer AB 公司来扩展该技术。

杜塔表示，氢气法拉第效率高达99%。研究人员还报告说，实验室测试表明，长期测试没有明显的电极退化，这对于商业应用很重要。由于我们没有混合气体的风险，因此我们可以在更广泛的输入功率范围内运行，与通常提供可变电力的可再生能源结合起来要容易得多。

图片来源：摄图网

技术价值观察

从氢能源行业产业链上下游来看，氢能源产业链上游为制氢，包含氢气制取(主要技术方式包括煤制氢、工业副产氢、天然气制氢、电解水制氢以及其他工艺制氢)、氢气纯化、氢气液化等环节。氢能源产业链的中游就是储存环节，主要储运技术包括气态储运、液态储运、固态储运以及有机液态储运等，涵盖储氢装置、氢气运输等。氢能源产业链下游为加氢及氢的综合应用，涉及到加氢站建设及设备，以及交通、工业、建筑等领域的应用。

瑞典科学家开发了一种高效制氢新方法，可将氧气和氢气分离消除爆炸风险，无需稀土金属，效率高达99%。因此，从氢能源产业链上看，该制氢技术处于产业链的上游环节。

宏观市场观察

——全球能源转型推动氢气产量增长

近年来，全球各国家地区纷纷将氢能源视为未来新能源的战略发展方向，氢能产业得到了前所未有的增长。根据IEA披露的数据，2021年全球氢气总产量(含合成气)约9400万吨，同比增长5.5%，占全球终端能源比重约2.5%，其中每年纯氢制备产量约为7000万吨。2022年全球氢气总产量约为9813万吨。伴随世界各国减排承诺方案的推进，预计2030年前全球氢气产量将会快速增长，到2030年有望突破15000万吨。

全球能源格局正在发生显著变化，全世界都在努力应对气候变化，并通过向更清洁、更可持续的能源过渡来加强能源安全。在这样的背景下，近年来，全球各国家地区纷纷将氢能源视为未来新能源的战略发展方向，氢能产业得到了前所未有的增长。

根据IEA披露的数据，全球氢气总产量除2020年因疫情爆发和经济放缓而小幅下降外，始终保持增长。2022年，全球氢气总产量达到约9500万吨，同比上涨约3%。

——可再生能源制氢占比仍很低

目前，可再生能源制氢的核心技术为可再生能源电解水制氢，生物质制氢和光催化制氢正在研究阶段，暂不具备工业化应用水平。根据IEA数据，2022年，电解水制氢约占氢气产量的0.1%。并且电解水制氢中除了可再生能源制氢外还包含较大一部分非可再生能源的电解水制氢。可见，尚处于导入阶段的可再生能源制氢行业规模目前来说是极小的，可更多的关注项目建设进展及投资规模，发掘市场规模增长潜力及市场空间。

注：内圈为2020年数据，中圈为2021年数据，外圈为2022年数据。

限制可再生能源制氢行业规模扩大的主要原因是可再生能源制氢成本高昂，相较于化石能源制氢而言，可再生能源制氢的生产成本高出数倍。根据IEA披露的数据据2022年可再生能源电解水制氢成本在4.0-9.0美元/kg之间。

——全国氢能产业发展规模

2021年，我国制氢产量3300万吨。根据国家能源局的数据，作为全球最大氢气生产国，2022年中国氢气产量3781万吨，制氢产量大。

根据中国氢能联盟披露的数据，2022年，我国氢气产量为3533万吨。根据对氢能进出口的分析可知，当前由于氢气储运技术限制，我国氢气进出口规模很小，2022年，我国氢气进口量为6千克，出口量为6135千克。由此可得，我国氢气表观消费量和氢气产量基本保持一致，2018-2022年，我国氢气表观消费量整体呈增长态势，2022年，我国氢气表观消费量约为3527万吨。

从我国可再生能源制氢行业需求特征来看，2022年，合成氨和合成甲醇是我国氢气的主要消费领域，占比分别约为31%和26%。

——可再生能源制氢成本呈下降趋势

根据中国氢能联盟披露的信息，2018-2023年，我国可再生能源制氢成本持续走低，2023年9月，我国可再生氢价指数为18.95元/kg。但对比来看，可再生能源制氢成本还是远远高于综合制氢成本及清洁氢制氢成本。

——行业发展前景

2022年，我国已投产可再生能源制氢项目产能达到6.5万吨/年，同比上涨65%。2023年1-11月，我国已投产可再生能源制氢项目产能达到7.14万吨/年。结合现有的项目及政策支持力度，前瞻保守估计，2024到2029年，中国可再生能源制氢产能至少能保持65%的年均复合增长率，到2029年，中国可再生能源制氢产能有望突破百万吨，可再生能源制氢将成为未来氢能产业发展的最大受益者。

中国氢能源技术赛道热力图

根据前瞻产业热力图显示，与氢能源关键技术强关联的城市集群主要集中在华中和华北地区，并且以河南、北京为重点发展区域，未来布局氢能源技术及其他相关技术的发展路径，极大可能性在于华中和华北优先导入，其中可重点关注河南省郑州市金水区、北京市海淀区、朝阳区、大兴区所处氢能源的相关企业，以及该地方对于氢能源的产业发展投资环境、供给市场的潜力空间。

前瞻经济学人APP资讯组

更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《全球及中国氢能源行业发展前景与投资战略规划分析报告》。

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