氢能源对锂电池行业发展的推动效应研究
杨曜光
（西安卫光气体有限公司，陕西 西安 710065）
摘 要： 现阶段我国氢能上游产业具备一定优势，制氢规模已居世界首位，尽管目前国内制氢已具备规模，但不可否认的是氢能的产业化和商业化仍然面临着许多阻碍，而针对这些阻碍，国家开始陆续办法产业扶持政策，以推动氢能的产业化和商业化发展，通过工业制造企业、3C产品、锂电池制造厂商不断努力，我国氢能源的相关专利申请数量自2016年开始逐年攀升，且在这期间出现了许多个“全国首个”以及世界性难题的技术。
关键词： 氢能源；锂电池；推动效应
1 氢能源产业链对下游锂电池技术研发影响
氢能源主产业链包括上游氢气制备、氢气运输储存、动力锂电池应用等多个环节。
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氢气制备包括氯碱工业副产氢、电解水制氢、化工原料制氢(甲醇裂解、乙醇裂解、液氨裂解等)和新兴制氢方法(生物质、光化学等)等多种途径；氢气储存包括气态储氢、液态储氢、固态合金储氢三种方式，运输管道运输等方法途径。
动力锂电池涉及质子交换膜、扩散材料、催化剂等多种零部件和关键材料；
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但在可再生能源制氢技术等方面与国外相比有较大差距；我国固定式高压储氢技术和固态储氢材料研究处于国际先进水平，但在高压储氢及氢运输方面仍落后于国外先进技术，难以满足商业化条件。
2019年6月，由国家能源集团牵头，联合17家企业、高校和研究机构发起的中国氢能源及燃料电池产业创新战略联盟发布了《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》，提出了中国氢能及燃料电池产业总体目标。
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燃料电池应用包括便携式应用、固定式应用、交通运输应用[1]。
一是氢能使用便利度不够高，导致燃料电池汽车使用的局限性非常大。作为氢能商业化的关键性基础设施，加氢站的发展决定了燃料电池工业发展的上限。截至2018年底，我国仍在运营的加氢站仅23座，过少的加氢站数量非常不利于燃料电池工业上的普及推广。
2 清洁能源开发弥补锂电池行业发展短板
而行业要想跨过这两道阻碍，离不开国家政策上的支持。从政策上面来看，进入21世纪后，中国及全世界主要发达国家均制定了发展规划，近10年来相关政策持续推出，2019年更是首次写进了《政府工作报告》，要求“推动充电、加氢等设施建设”。
基础设施加氢站数量方面，从国家的角度来看，2018年日本凭借96座加氢站位居全球第一；德国和美国分别排名第二和第三，但在加氢站数量拥有量上同日本的差距依然较大。但日、德、美三个国家加氢站共有198座，占全球总数的54%，也显示出了三国在氢能与燃料电池技术领域的快速发展及绝对领先地位。此外，中国加氢站数量为23座，排名也相对靠前，位居全球第四。
二是氢能利用综合成本过高。作为一种新兴的清洁能源，氢能在中国离获得成本优势还有很远。特别是在分布式使用的场景下，由于技术不成熟且产量稀少，燃料电池在工业上的生产、维护成本高，而氢气的制备、运输、储存成本同样较高，也就提升了燃料电池的使用成本。因此，高昂的成本也成为阻碍我国氢能发展的另一大阻碍。
尽管氢能是最清洁的能源，成为能源领域一颗冉冉升起的新星，但不可否认的是氢能的产业化和商业化目前仍然面临着许多阻碍。其中，最大的阻碍有以下两点：
得益于国家的政策利好及支持，中国的燃料电池技术已初步掌握了整车、动力系统与核心部件的核心技术，基本建立了具有自主知识产权的燃料电池机械动力系统技术平台。在产业链配套方面，我国初步形成了燃料电池发动机、动力电池、DC/DC变换器、驱动电机、供氢系统等关键零部件的配套研发体系，实现了小批量动力系统与整车的生产能力。
在氢能产业链上，我国氢能上游产业具备一定优势，制氢规模已居世界首位，利用矿产资源制氢和碱性电解水制氢方面具有特色和优势[2]。
由于每次设立仪器站时都没有对仪器进行定向，也没有将仪器站的坐标纳入统一的坐标系中，因此仪器在每个仪器站上获得的目标点坐标之间没有关联，必须统一坐标系。本文采用文献［1］的计算方法进行统一坐标转换。文献［1］给出的计算方法：
根据白皮书公布的目标，氢能将成为中国能源体系的重要组成部分，预计到2050年氢能在中国能源体系中的占比约为10%，年经济产值超过10万亿元，交通运输、工业等领域将实现氢能普及应用。
3 技术现状分析：行业技术取得全新突破
图1 2011年～2019年前8月中国氢能源相关专利申请量及占发明专利比例统计情况
(备注：2011、2013年占比分别为47.2%、38.9%)
在政策层面的扶持下，自2016年开始，国内氢能源专利数量迅速攀升，发明专利数量占比也同步提高，2018年达到峰值，为171件，其中发明专利申请量占比91.4%。截至2019年8月底，中国氢能源相关专利申请量共计774件，其中发明专利占比高达56.3%。
在氢能源领域，技术难点一直在燃料电池系统及其关键零部件上。经过长时间的研发与积累，我国在质子交换膜、催化剂、双极板、机械设备用锂电池控制系统、储氢瓶等领域都已经具备优质的制造企业，其他关键部件领域也初步具备量产实力。
目前国内的亿华通、新源动力在锂电池系统核心技术方面都接近国际先进水平。2019年4月，中国科技大学成功制备了钌单原子合金催化剂，有效解决了高效廉价电解水制氢世界性难题，标志着中国向氢能广泛应用的绿色未来迈进了一大步。
4 结语
我国氢能源的使用对锂电池技术发展、节能减排环境保护等方面具有重要意义，但是在相关技术应用上我们与其它国家有一定差距，因此需要健全能源配套机制，制定锂电池锂电池生产国家标准，推动清洁型能源利用的产业化进程。
面对激烈的能源竞争，在尽力争取性价比较高的能源与供电设备，打好资源价格战的同时，供电企业还应不断引进高新科技，完善供电企业技术支持系统。在一系列供电企业技术支持系统的建立和完善中，还应不断引进现代化管理理念，不断提高管理人员水平，建立和完善电力营销服务流程。适当引入信息服务，依托现代化的先进的管理手段，建立电子营销和服务平台，对电力市场营销进行全面而有效的监控和管理，定时进行市场满意度调查，以便为客户提供全方位、多层次、宽领域的优质服务。不断增加客户对企业的信任度，降低企业市场营销不良风险。
参考文献
[1]张进华.推进氢能燃料电池汽车发展政府推动和引导至关重要[J].时代汽车，2017(4)：10-11.
[2]宋雯，郭家强.欧美发展氢能和燃料电池汽车的举措及对我国的建议[J].中外能源，2008，13(1)：20-22.
Study on the driving effect of hydrogen energy on the development of lithium battery industry
YANG Yao-guang
(Xi'an Weiguang Gas Co., Ltd.,Xi'an 710065,China)
Abstract: At present, the upstream industry of hydrogen energy in China has certain advantages, and the scale of hydrogen production has ranked the first in the world. Although the scale of domestic hydrogen production has been achieved at present, it is undeniable that the industrialization and commercialization of hydrogen energy are still facing many obstacles.In response to these obstacles, the state has begun to adopt industrial support policies to promote the industrialization and commercialization of hydrogen energy. Manufacturers, 3C products and lithium battery manufacturers have made continuous efforts. The number of patent applications related to hydrogen energy in China has been increasing year by year since 2016,and during this period, many "first in China" and world-wide difficult technologies have emerged.
Keywords: hydrogen energy; lithium battery; driving effect
中图分类号： F416.471
文献标识码： A
文章编号： 1002-5065（2019）18-0262-2
收稿日期： 2019-09
作者简介： 杨曜光，男，生于1973年，汉族，北京人，大专，研究方向：工业气体，氢能源，新型能源开发利用。
标签：氢能源论文; 锂电池论文; 推动效应论文; 西安卫光气体有限公司论文;