氫能材料

隨著中國“雙碳”目標(biāo)從戰(zhàn)略到落地，各行業(yè)開始施行減碳措施，碳排放占全中國終端碳排放15%的交通領(lǐng)域勢必要率先做出改革。使用電能、氫能代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石能源的新能源汽車是交通領(lǐng)域減碳的首選方案。氫能作為一種清潔能源，兼具高效、可持續(xù)等諸多優(yōu)點(diǎn)，正在逐步成為全球能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要載體之一，是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，深入推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系的重要一環(huán)。

氫能材料

新興清潔能源載體——?dú)淠懿牧?，突破氫能關(guān)鍵材料瓶頸是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵

一、氫能突破的關(guān)鍵——儲(chǔ)氫材料與氫燃料電池材料

氫能是能源變革的重要一環(huán)。伴隨著人類能源需求的快速增長，地球化石燃料的儲(chǔ)量迅速下降，隨之而來的還有二氧化碳等溫室氣體推動(dòng)的全球暖化、海洋酸化等問題。人類迫切需要一場清潔、低碳、安全、高效的能源變革?？稍偕茉慈缣柲?、風(fēng)能、水電等受其固有的間歇性、波動(dòng)性限制，缺乏高效儲(chǔ)能手段導(dǎo)致大量能源浪費(fèi)。氫能作為一種潔凈的二次能源載體，可以由可再生能源高效轉(zhuǎn)化得到，且具備替代化石能源的潛能，是實(shí)現(xiàn)從化石能源到可再生能源的可持續(xù)循環(huán)中的關(guān)鍵一環(huán)。

圖 19.來自可再生能源的“綠氫”氫能產(chǎn)業(yè)鏈（來源：DeepTech）

儲(chǔ)氫技術(shù)和氫燃料電池技術(shù)是限制氫能普及使用的瓶頸。氫能產(chǎn)業(yè)鏈由制氫、氫氣儲(chǔ)運(yùn)和氫氣利用三部分組成。由于氫氣儲(chǔ)運(yùn)較為困難，氫氣儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)限制了氫能的大規(guī)模普及使用，高性能的儲(chǔ)氫材料將為氫能發(fā)展帶來革命性突破。在氫能利用環(huán)節(jié)，目前氫氣主要在工業(yè)生產(chǎn)中使用，尚不成熟的氫燃料電池技術(shù)限制了氫能的廣泛使用，而低成本高性能的氫燃料電池電堆則是行業(yè)突破的關(guān)鍵。

二、儲(chǔ)氫材料：氫能利用的第一道門檻

氫氣具有密度小、液化困難等特點(diǎn)，再加上氫脆現(xiàn)象的發(fā)生，氫氣的儲(chǔ)存對材料要求很高，這也是氫能利用的瓶頸。氫在常溫下為氣體，密度僅為0.0899g/L ，常壓下需要-252.7℃才會(huì)以液態(tài)形式存在，這些因素導(dǎo)致氫氣的運(yùn)輸效率低下。氫氣分子半徑極小，導(dǎo)致氫氣在高壓下可以穿過微孔從容器中溢出或與金屬容器反應(yīng)，使材料強(qiáng)度降低而導(dǎo)致開裂，即氫脆現(xiàn)象。在氫能需求日益增長的背景下，探索新材料來實(shí)現(xiàn)氫氣的安全、高效的存儲(chǔ)方式成為了研究的焦點(diǎn)。本章在此對其中關(guān)鍵材料的現(xiàn)狀和前沿領(lǐng)域進(jìn)行逐一分析。

1）高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)：碳纖維材料成為主流

高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫指在氫氣臨界溫度以上通過高壓壓縮的方式儲(chǔ)存氣態(tài)氫，其儲(chǔ)存方式是將氫氣壓縮到一個(gè)耐高壓的容器中。高壓儲(chǔ)氫容器所用材料的要求是安全、可靠、成本可控且材料本身不于氫氣發(fā)生任何強(qiáng)相互作用或反應(yīng)。目前的熱點(diǎn)方向是通過使用復(fù)合纖維材料纏繞氣瓶，從而增強(qiáng)其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，增大工作壓力。玻璃纖維、碳化硅纖維、氧化鋁纖維、碳纖維等均被用于制造纖維復(fù)合材料纏繞氣瓶，其中碳纖維以其突出的綜合性能逐漸成為主流纖維原料。

2）液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)：有機(jī)液體儲(chǔ)氫材料極具潛力

液態(tài)儲(chǔ)氫包含低溫液態(tài)儲(chǔ)氫和有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫兩種方式。低溫液態(tài)儲(chǔ)氫是將氫氣在低溫下液化，然后儲(chǔ)存在低溫絕熱真空容器中，液氫不易制取，且由于液氫沸點(diǎn)低，一旦發(fā)生泄漏可能導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故，因此低溫液氫存儲(chǔ)對儲(chǔ)存設(shè)施的要求很高。

有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫是利用一些有機(jī)液體化合物通過加氫反應(yīng)將青提固定，形成分子內(nèi)結(jié)合有氫的液態(tài)化合物以實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)氫的功能。有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫可以在常溫和常壓下以液態(tài)形式將氫氣進(jìn)行儲(chǔ)存和運(yùn)輸，到使用地點(diǎn)后在催化劑作用下通過脫氫反應(yīng)獲取氫氣。

有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫過程安全高效，且對儲(chǔ)存材料和工藝要求都不高，盡管該技術(shù)仍存在能耗高、技術(shù)復(fù)雜等問題待解決，仍然擁有可觀的發(fā)展?jié)摿Α?/p>3）固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)：將為燃料電池汽車帶來革命的儲(chǔ)氫方式

固態(tài)儲(chǔ)氫法是一種新型儲(chǔ)氫方法，利用鈦、鎂、鋯、鈮等金屬及其合金吸收氫氣形成穩(wěn)定氫化物的特性，將氫氣以固態(tài)的形式進(jìn)行存儲(chǔ)運(yùn)輸?shù)姆绞?。固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)具備儲(chǔ)氫密度大、安全性好、能耗低、釋放的氫氣純度高等優(yōu)點(diǎn)，是燃料電池汽車?yán)硐氲膬?chǔ)氫方式。但由于該項(xiàng)技術(shù)還尚不成熟，存在著充放氫效率低、金屬易粉化等問題，目前還無法大量應(yīng)用，技術(shù)突破需要性能更加優(yōu)秀的固態(tài)儲(chǔ)氫材料。

圖20.多種儲(chǔ)氫技術(shù)目前的挑戰(zhàn)及機(jī)遇（來源：DeepTech）

三、氫燃料電池材料：從氫能到電能關(guān)鍵樞紐

氫燃料電池指氫質(zhì)子交換膜燃料電池（Proton exchange membrane fuel cell,PEMFC），是將氫氣和氧氣反應(yīng)釋放的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。PEMFC 不受卡諾循環(huán)限制的，因此具備高能量轉(zhuǎn)化效率的特征。氫燃料電池的基本單元由膜電極組件（MEA, Membrane Electrode Assembly）和雙極板組成，其中膜電極組件通常包含質(zhì)子交換膜、催化劑層和氣體擴(kuò)散層等部分。

圖21.2020 年中國與世界 PEMFC 技術(shù)水平對比雷達(dá)圖（來源：《質(zhì)子交換膜燃料電池研究進(jìn)展》）

1）質(zhì)子交換膜：全氟磺酸質(zhì)子交換膜穩(wěn)占主流，高溫膜、復(fù)合膜、堿性膜為未來發(fā)展方向

質(zhì)子交換膜處在MEA最中心的位置，功能是在反應(yīng)時(shí)讓陽極失去電子的氫離子（質(zhì)子）透過到達(dá)陰極，但阻止電子、氫分子、水分子通過。質(zhì)子交換膜對材料要求很高：需要高質(zhì)子交換律、低電子導(dǎo)電率和氣體滲透率、穩(wěn)定的化學(xué)和電化學(xué)性能、優(yōu)良的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性。研究認(rèn)為全氟磺酸質(zhì)子交換膜基本滿足質(zhì)子交換膜的需求，是質(zhì)子交換膜材料的主流。為了提高質(zhì)子交換膜性能，世界主要研究機(jī)構(gòu)在質(zhì)子交換膜領(lǐng)域以高溫膜、通過對全氟性磺酸膜進(jìn)行工藝加工改性以提高其高溫性能的復(fù)合膜、能夠在堿性環(huán)境下工作，可以放寬催化劑選擇范圍的堿性膜為主要研究方向。

? 催化劑材料：從貴金屬電催化劑向低成本催化劑發(fā)展

催化劑的性能決定著氫燃料電池的整體性能。催化劑層是氫氣燃料電池中氫氣和氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流的場所，是燃料電池的關(guān)鍵材料之一。催化劑可以顯著降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，改變化學(xué)反應(yīng)速度。催化劑位于質(zhì)子交換膜的兩側(cè)，決定了氫、氧在電極上的氧化還原反應(yīng)的速度，即決定了氫燃料電池的整體性能。

超低鉑或無鉑催化劑是未來研究的重點(diǎn)。催化劑材料的要求包括高催化效率、高活性和高穩(wěn)定性。貴金屬(Pt)是催化 HOR 和 ORR 性能最高的材料，且滿足作為電極催化材料的其他要求，因此含鉑催化劑成為了目前主要的商用催化劑。但鉑價(jià)格昂貴、儲(chǔ)量有限且易中毒，這些缺點(diǎn)導(dǎo)致了催化劑的成本、效率和穩(wěn)定性難以滿足大規(guī)模商業(yè)化需要。為了降低催化劑中的鉑含量，目前的主要研究方向包括改進(jìn)催化劑的微觀結(jié)構(gòu)、開發(fā)鉑高度分散的新型碳載體、開發(fā)鈣鈦礦族作為催化劑等。

? 雙極板材料：石墨材料為主流，制造工藝向模壓法聚焦；金屬和復(fù)合材料有較大

發(fā)展空間

雙極板是氫燃料電池的重要組成部分，主要功能是連接單體模塊、分隔反應(yīng)氣體、收集電流、散熱和排水等。為實(shí)現(xiàn)以上功能，雙極板對材料的強(qiáng)度、致密性、耐蝕性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性有較高的要求。目前雙極板材料以石墨板、金屬板和復(fù)合材料板為主。石墨雙極板最為成熟且已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，制備工藝方面正在從機(jī)加工法向成本更低的模壓法方向發(fā)展。

金屬雙極板的力學(xué)性能和導(dǎo)電導(dǎo)熱性能優(yōu)異，但由于金屬雙極板表面易被腐蝕，導(dǎo)致使用壽命較短，需要進(jìn)行表面鍍膜、涂層處理。復(fù)合雙極板采用樹脂混合石墨粉和增強(qiáng)纖維等材料制成，兼具石墨板和金屬板的優(yōu)點(diǎn)，重量輕且抗腐蝕，但其加工繁瑣，成本有待降低。

四、氫能材料產(chǎn)業(yè)：四大集聚區(qū)逐步成型

在政策的引導(dǎo)下，中國氫能產(chǎn)業(yè)園區(qū)發(fā)展迅速，各地區(qū)因地制宜，在氫能材料領(lǐng)域進(jìn)行布局，逐漸形成了長三角、珠三角、環(huán)渤海和川渝鄂四大集聚區(qū)。

圖22.中國四大氫能產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)（來源：DeepTech）

氫能源鼓勵(lì)政策高密度出臺(tái)，頂層規(guī)劃持續(xù)推進(jìn)。隨著全球能源低碳化轉(zhuǎn)型需求逐漸迫切，各國政府先后出臺(tái)政策鼓勵(lì)本國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。中國政府于2019年將氫能列入了清潔能源產(chǎn)業(yè)，并持續(xù)推出鼓勵(lì)政策，加速中國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2022年3月23日，國家發(fā)改委推出《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035）》，為中國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展制定了頂層規(guī)劃。

表7.支持鋰電材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展部分政策（來源：DeepTech）

四大氫能產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)逐步成型，氫能產(chǎn)業(yè)鏈逐步完整。氫能產(chǎn)業(yè)鏈涉及制氫、儲(chǔ)運(yùn)、加氫、氫燃料電池及配件、終端應(yīng)用等諸多環(huán)節(jié)，產(chǎn)業(yè)鏈較長，涉及的企業(yè)、產(chǎn)品較多，技術(shù)密集，因此設(shè)立能夠集中多種氫能相關(guān)企業(yè)的產(chǎn)業(yè)園可以有效推進(jìn)中國氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。隨著各省市產(chǎn)業(yè)園區(qū)的不斷建設(shè)，截至2020年，中國已有氫能產(chǎn)業(yè)園約30個(gè)，并形成了長三角、珠三角、環(huán)渤海、川渝鄂四個(gè)氫能產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，儲(chǔ)氫材料、氫燃料電池關(guān)鍵材料等氫能相關(guān)材料企業(yè)大多在此集中。本章選取若干在氫能相關(guān)材料進(jìn)行布局的典型產(chǎn)業(yè)園區(qū)，從園區(qū)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力角度進(jìn)行分析。

氫能具有清潔、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的特征，在中國“碳中和、碳達(dá)峰”政策背景下，氫能的發(fā)展對當(dāng)?shù)氐哪茉唇Y(jié)構(gòu)調(diào)整有巨大貢獻(xiàn)。能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的需要是促進(jìn)氫能及相關(guān)材料產(chǎn)業(yè)園區(qū)發(fā)展的重要因素。

1）上海市：嘉定氫能港

嘉定區(qū)作為上海汽車工業(yè)重鎮(zhèn)，選擇了交通領(lǐng)域作為氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)力點(diǎn)，在氫燃料電池及氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)行積極布局。

長三角是中國能源使用的主要地區(qū)之一，盡管西氣東輸、西電東送等國家能源工程源源不斷地為長三角輸送清潔能源，但相對于經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和國家給長三角的發(fā)展任務(wù)來說，長三角地區(qū)的經(jīng)濟(jì)增長仍然依靠大量的能源消耗，表明長三角地區(qū)長期存在能源供給的短板和缺口。同時(shí)，“雙碳”目標(biāo)也促使長三角地區(qū)主動(dòng)進(jìn)行能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，發(fā)展氫能相關(guān)產(chǎn)業(yè)成為了優(yōu)質(zhì)解決方案之一。

在氫能相關(guān)材料領(lǐng)域，嘉定氫能港引入了捷氫科技、上海濟(jì)平新能源等專注于氫燃料電池膜電極、催化劑和氣體擴(kuò)散層等氫能相關(guān)材料領(lǐng)域研發(fā)制造企業(yè)，并將在此基礎(chǔ)上建立較完善的氫能產(chǎn)業(yè)框架體系。

氫能產(chǎn)業(yè)包含上游制氫、中游運(yùn)氫和下游用氫等眾多環(huán)節(jié)，技術(shù)密集。擁有較為完備的氫能源產(chǎn)業(yè)鏈的產(chǎn)業(yè)園是氫能企業(yè)更好的發(fā)展土壤。

2）廣東省：佛山（云?。┊a(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移工業(yè)園

佛山（云?。┊a(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移工業(yè)園是中國較早布局氫能產(chǎn)業(yè)的工業(yè)園區(qū)之一，整合構(gòu)筑了領(lǐng)先全國的氫能產(chǎn)業(yè)體系和產(chǎn)業(yè)集群；構(gòu)建起了“研發(fā)—原材料—制氫—儲(chǔ)氫—加氫—應(yīng)用—服務(wù)配套”的氫能全產(chǎn)業(yè)鏈條。

佛山市作為中國制造業(yè)名城，為幫扶粵西北欠發(fā)達(dá)的云浮市，從2013年開始著手建設(shè)佛山（云浮）產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移工業(yè)園。2014年底佛山對口幫扶云浮指揮部委托清華大學(xué)編制了《佛山云浮氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃》，開始了對氫能產(chǎn)業(yè)的超前布局。

2015年，廣東國鴻氫能科技有限公司在佛山（云?。┊a(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移工業(yè)園注冊，以此為起點(diǎn)，氫能和燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈迅速進(jìn)駐，逐步形成了聚集態(tài)勢。

佛山（云?。┊a(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移工業(yè)園一方面引進(jìn)國際前沿技術(shù)進(jìn)行消化吸收，帶動(dòng)本土企業(yè)自主研發(fā)，培育了一批氫能產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)；另一方面在上游引入制氫、儲(chǔ)氫企業(yè)，在下游引入“廣東電網(wǎng)綜合能源示范”“新能源車推廣運(yùn)營”等項(xiàng)目企業(yè)，積極打造完整產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)發(fā)展模式，在中國構(gòu)建起制氫加氫、氫燃料電池及動(dòng)力總成、氫能源汽車整車制造、氫能研究及產(chǎn)品檢測等產(chǎn)業(yè)集群。佛山（云?。┊a(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移工業(yè)園推動(dòng)了中國構(gòu)建有國際競爭力的氫能產(chǎn)業(yè)體系。

五、氫能材料發(fā)展模式：從技術(shù)引進(jìn)到自主創(chuàng)新

引入國外先進(jìn)技術(shù)，逐步發(fā)展自主創(chuàng)新。中國氫能及燃料電池技術(shù)起步較晚，早期行業(yè)基礎(chǔ)薄弱，缺乏人才、技術(shù)、市場和經(jīng)驗(yàn)，部分核心技術(shù)從零開始成本極高，限制了中國企業(yè)的競爭力。因此部分企業(yè)選擇在初期對國外的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行引進(jìn)，將先進(jìn)技術(shù)消化吸收。同時(shí)這些企業(yè)開始自主創(chuàng)新，聯(lián)合中國知名院校進(jìn)行技術(shù)合作，推動(dòng)科研成果的市場轉(zhuǎn)化，形成研發(fā)合力和產(chǎn)業(yè)共鳴。

典型企業(yè)：國鴻氫能。國鴻氫能成立于2015年，是佛山（云?。┊a(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移工業(yè)園在氫能產(chǎn)業(yè)布局的第一步。2016年廣東國鴻氫能科技有限公司與加拿大巴拉德合資企業(yè)落戶云浮市，共建氫燃料電池生產(chǎn)線。國鴻氫能在消化吸收和再創(chuàng)新的基礎(chǔ)上建成了當(dāng)時(shí)全球規(guī)模最大的燃料電池電堆生產(chǎn)線，確立了自身在氫能燃料電池領(lǐng)域的龍頭地位。

在消化國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，國鴻氫能加大研發(fā)投入，開展自主創(chuàng)新。2017年國鴻氫能與佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院、佛山（云?。┊a(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移工業(yè)園區(qū)共同組件新能源產(chǎn)業(yè)研究院，開展產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目合作。隨后，國鴻氫能獲批建立廣東省氫能技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和國家博士后科研工作站，并成為國家高新技術(shù)企業(yè)。國鴻氫能與大連化學(xué)物理研究所、上海大學(xué)、北京理工大學(xué)等高校的合作也為其研發(fā)工作提供了人才與技術(shù)支持。

經(jīng)過數(shù)年的研發(fā)投入、人才隊(duì)伍建設(shè)和高校產(chǎn)學(xué)研合作，國鴻氫能已開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能電堆和多款燃料電池系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了從技術(shù)進(jìn)口到自主創(chuàng)新的中國氫能企業(yè)發(fā)展。

六、氫能產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵支撐：氫能研究機(jī)構(gòu)與團(tuán)隊(duì)

中國的氫能技術(shù)尚且不成熟，儲(chǔ)氫、氫燃料電池等技術(shù)還有待突破。在尋求技術(shù)突破的過程中，各大高校和研究院所扮演了相當(dāng)重要的角色。中科院大連物化所等研究單位為中國氫能產(chǎn)業(yè)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)；清華大學(xué)、南開大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)等科研單位在細(xì)分領(lǐng)域進(jìn)行深入研究，完善了中國氫能研究體系。隨著中國氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，部分產(chǎn)學(xué)研深度融合的研究院所紛紛涌現(xiàn)，如佛山（云?。淠墚a(chǎn)業(yè)與新材料發(fā)展研究院等。科研院所與研究團(tuán)隊(duì)共同支撐起了中國氫能技術(shù)的研究體系。

圖23.中國部分氫能研究機(jī)構(gòu)（來源：DeepTech）

表8.氫能材料部分人才（來源：DeepTech） 表8.氫能材料部分人才（來源：DeepTech）

七、氫能材料技術(shù)展望：突破成本瓶頸，推進(jìn)氫能普及突破氫能關(guān)鍵材料瓶頸是氫能產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的關(guān)鍵。

在“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的指引下，氫能作為一種清潔能源，兼具高效、可持續(xù)等諸多優(yōu)點(diǎn)，正在逐步成為全球能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要載體之一，是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，深入推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系的重要一環(huán)。以儲(chǔ)氫材料和氫燃料電池材料為代表的氫能關(guān)鍵材料在一定程度上決定了中國氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度，是需要首先突破的技術(shù)瓶頸。

1）儲(chǔ)氫材料：發(fā)展方向以高存儲(chǔ)密度與高安全性為主，儲(chǔ)氫材料是破局關(guān)鍵。氫的儲(chǔ)存與運(yùn)輸是氫能利用的關(guān)鍵一環(huán)，決定了氫能能否得到大規(guī)模應(yīng)用。高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫是目前最為成熟的儲(chǔ)氫方式，目前的發(fā)展方向以高強(qiáng)度碳纖維儲(chǔ)氫瓶為主；低溫液態(tài)儲(chǔ)氫主要用于軍工領(lǐng)域，民用難以普及；有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫和固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)在應(yīng)用前還需要技術(shù)上的突破。儲(chǔ)氫材料的研發(fā)方向應(yīng)從以下幾個(gè)方向入手：1. 原料易得成本低廉、能夠工業(yè)化制備、2. 向低密度材料努力，進(jìn)一步提高材料儲(chǔ)氫密度。

2）氫燃料電池材料：成本和壽命瓶頸限制了氫能的普及使用，因此低鉑、超低鉑或非鉑催化劑是研究重點(diǎn)；質(zhì)子交換膜層面，為了提升燃料電池性能，質(zhì)子交換膜呈現(xiàn)超薄化趨勢。還需要對各層間界面結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低燃料電池中的催化劑團(tuán)聚、流失現(xiàn)象，減少惡劣工況對燃料電池耐久性的影響。超薄化質(zhì)子交換膜可以降低質(zhì)子傳輸阻抗、提升自增濕能力，對燃料電池性能提升明顯，是發(fā)展趨勢所在。

八、氫能材料產(chǎn)業(yè)展望：產(chǎn)業(yè)集群初步形成，政策引導(dǎo)下中國氫能材料未來可期

從產(chǎn)業(yè)層面來看：1）四大產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)逐漸形成，氫能材料產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。截至2022年3月，中國現(xiàn)存氫能相關(guān)企業(yè)約2200家，初步形成了長三角、珠三角、環(huán)渤海和川渝鄂四個(gè)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，帶動(dòng)了區(qū)域氫能產(chǎn)業(yè)布局。

2）各地因地制宜發(fā)展氫能燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)集群，促進(jìn)全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。長三角區(qū)域以上海為中心，依托當(dāng)?shù)仄嚠a(chǎn)業(yè)集群基礎(chǔ)，建立了較為完善的氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈；珠三角區(qū)域布局較早，積極引入國外技術(shù)，消化吸收帶動(dòng)中國企業(yè)成長，全產(chǎn)業(yè)鏈逐步完成，在物流運(yùn)輸、城市交通等方面初步實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用；環(huán)渤海以北京為中心，冬奧會(huì)為契機(jī)，依托強(qiáng)大科研院所資源，推動(dòng)加氫站及氫燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展；川渝鄂區(qū)域形成了較為完整的產(chǎn)學(xué)研用發(fā)展體系，依托當(dāng)?shù)刎S富水電、天然氣資源，推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。

3）頂層設(shè)計(jì)持續(xù)推進(jìn)，國家政策引導(dǎo)氫能材料產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。2022年國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035 年）》，為氫能發(fā)展帶來了頂層設(shè)計(jì)，使氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展有了更為明確的方向和節(jié)奏。隨后中國各地紛紛制定氫能產(chǎn)業(yè)的中長期發(fā)展規(guī)劃和扶持政策。氫能產(chǎn)業(yè)扶持政策形成了中央-地方的立體架構(gòu)，氫能產(chǎn)業(yè)迎來加速期。