研究機(jī)構(gòu)：中國(guó)氫技術(shù)正在超越日德，但挑戰(zhàn)仍然很大

極客網(wǎng)·極客觀察7月17日 日本研究機(jī)構(gòu)Astamuse最近列出一份榜單，對(duì)全球各國(guó)氫技術(shù)專利的競(jìng)爭(zhēng)力進(jìn)行排名。毫不意外，日本排在第一位，因?yàn)樗鼡碛谐錾娜剂想姵貙＠?。中?guó)進(jìn)步神速排在第二，未來有可能會(huì)超越日本成為第一名。

日本企業(yè)將日本排在第一位可以理解，日本本身在氫技術(shù)領(lǐng)域也的確投入很大。報(bào)告稱，日本企業(yè)和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)在2011年至2020年間提交氫相關(guān)技術(shù)專利申請(qǐng)34624項(xiàng)，在各國(guó)中最多，但數(shù)量相比2001年至2010年減少了30%，而同期中國(guó)申請(qǐng)量卻大幅增長(zhǎng)。

中國(guó)氫技術(shù)專利位居全球第二

中國(guó)已經(jīng)超越美國(guó)、韓國(guó)和德國(guó)排第二位，申請(qǐng)專利21235項(xiàng)。與2001至2010相比，中國(guó)專利申請(qǐng)數(shù)量增加近10倍，當(dāng)年中國(guó)只排第五位。

中國(guó)大致是從2011年開始發(fā)力氫技術(shù)的。氫技術(shù)大體可以分為五大類，中國(guó)在其中四類已經(jīng)超越日本，分別是制造、存儲(chǔ)、安全控制和運(yùn)輸。雖然日本的尖端技術(shù)仍然領(lǐng)先，但中國(guó)申請(qǐng)的專利覆蓋各個(gè)方面。

Astamuse在報(bào)告中說：“大約2015年之后中國(guó)的專利申請(qǐng)數(shù)量便迅速增加，最終它極可能會(huì)在氫技術(shù)各方面全面超越日本。”Astamuse認(rèn)為，在全球氫技術(shù)最強(qiáng)的20家企業(yè)和機(jī)構(gòu)中，日本占了8家，包括豐田、本田、日產(chǎn)、NGK Insulators、松下等，在相關(guān)元件和材料領(lǐng)域擁有大量專利的京瓷也在其中。

資料顯示，按照規(guī)劃，到2025年中國(guó)將會(huì)擁有5萬輛氫汽車，每年生產(chǎn)10-20萬噸可再生氫能源。到2035年中國(guó)將會(huì)建成覆蓋多個(gè)行業(yè)的氫生態(tài)系統(tǒng)。

中國(guó)是全球最大的鋼鐵生產(chǎn)基地，煉鐵需要將氧從鐵礦石中剔除，變成純鐵，這一過程會(huì)用到煤炭或者天然氣，排放出大量二氧化碳。如果用氫取代就會(huì)綠色很多，有了大量氫能源，中國(guó)可以減少鐵礦石和焦煤進(jìn)口，降低對(duì)澳大利亞的依賴。

極客網(wǎng)了解到，世界專利組織（WIPO）也在報(bào)告中指出，全球與氫燃料電池有關(guān)的專利申請(qǐng)量近幾年增加很快，中國(guó)、日本、德國(guó)走在最前沿。

根據(jù)WIPO的數(shù)據(jù)，2016年至2020年，中國(guó)申請(qǐng)的氫燃料電池技術(shù)專利數(shù)量為7261項(xiàng)，占全球總量的69%。日本為1186項(xiàng)，占11.3%，德國(guó)為646項(xiàng)，占6.2%，韓國(guó)為583項(xiàng)，占比5.6%，美國(guó)為403項(xiàng)，占3.8%。

中國(guó)氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍然面臨挑戰(zhàn)

由此可見，近幾年中國(guó)的氫技術(shù)進(jìn)步的確很快，但中國(guó)氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍然面臨不少挑戰(zhàn)，有一些基本事實(shí)我們需要了解。

一方面，中國(guó)現(xiàn)在是全球最大的氫生產(chǎn)商，不過大多是灰色氫，也就是煤氣化制氫和化學(xué)副產(chǎn)品氫。目前政府希望用可再生能源或其它清潔能源制氫。到2025年，中國(guó)希望每年用可再生能源制氫10-20萬噸。

用太陽能風(fēng)能制氫（P2G）是未來要走的道路。截止2022年2月，中國(guó)有120個(gè)可再生能源制氫項(xiàng)目正在推進(jìn)，當(dāng)中大多是小型試點(diǎn)項(xiàng)目，但也有一些大型商業(yè)化項(xiàng)目。

另一方面，中國(guó)氫市場(chǎng)仍處在發(fā)展早期，面臨諸多挑戰(zhàn)?？稍偕茉粗茪涑杀竞芨撸瑹o法與灰色氫、藍(lán)色氫（來自煤的合成或石化過程）比拼。投資者投資面臨很大風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)闅涞男枨蟛淮_定，分銷網(wǎng)絡(luò)和基礎(chǔ)設(shè)施也不完善。中國(guó)目前在氫存儲(chǔ)和氫運(yùn)輸技術(shù)方面還要追趕。

談到氫存儲(chǔ)，目前有幾種方式可以選擇。一是特殊氫罐和存儲(chǔ)容器，它需要用很高的壓力存儲(chǔ)氫，近期這種方法比較可行。存儲(chǔ)氣體、用氫氣拖車運(yùn)輸是中國(guó)目前比較流行的方式，雖然氫氣拖車技術(shù)已經(jīng)很成熟，但這種技術(shù)遠(yuǎn)不能說理想。歐洲、北美、日本、韓國(guó)用的是第四代鋼容器，加壓70兆帕，中國(guó)現(xiàn)在用的還是第三代容器，壓力只有35兆帕。

在液態(tài)氫存儲(chǔ)方面中國(guó)的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)還不夠先進(jìn)。中國(guó)不是沒有液氫存儲(chǔ)技術(shù)，只是目前主要用在航空和國(guó)防領(lǐng)域。鹽穴儲(chǔ)存可以大規(guī)模存儲(chǔ)氫，美歐考慮將它用作戰(zhàn)略儲(chǔ)備，中國(guó)現(xiàn)在還沒有。不過中國(guó)已經(jīng)投巨資開發(fā)鹽穴天然氣存儲(chǔ)項(xiàng)目。

運(yùn)輸氫有兩種選擇，一種是高壓氣態(tài)形式，一種是液態(tài)形式。氫運(yùn)輸網(wǎng)有管道或者非管道兩種方式。中國(guó)的氫管道很少，目前只有兩條管線，總長(zhǎng)度不到500公里。全球氫管道約有4500公里，美國(guó)占了56%，歐洲也占了很大一部分。中國(guó)考慮妥善利用現(xiàn)有天然氣管道，將氫與天然氣混合在一起運(yùn)輸，目前這樣的項(xiàng)目已經(jīng)有了一個(gè)。

不過，現(xiàn)在中國(guó)有250個(gè)加氫站，占全球40%，排在世界第一位。分析認(rèn)為，在未來5年到10年，中國(guó)極可能會(huì)向氫存儲(chǔ)、氫運(yùn)輸投入海量資金，以尋求突破。

按照美國(guó)能源部的預(yù)測(cè)，2015年制氫成本為每千克6美元，到了2015年將會(huì)降到2美元。中國(guó)每年制氫2000萬噸，約占全球三分之一。中國(guó)市場(chǎng)龐大，有足夠的能力建一個(gè)氫生態(tài)系統(tǒng)。

汽車市場(chǎng)恐怕還不是氫的用武之地

不過，氫真的能在汽車市場(chǎng)找到用武之地嗎？恐怕未必。弗勞恩霍夫系統(tǒng)與創(chuàng)新研究所（Fraunhofer Institute for Systems and Innovation Research）教授Patrick Pl?tz說：“氫在工業(yè)、運(yùn)輸、合成航空燃料市場(chǎng)有用武之地，但是說到道路運(yùn)輸，我覺得還要等等，等氫技術(shù)變得更成熟一些。目前不論是乘客還是貨物運(yùn)輸，重點(diǎn)是電池電動(dòng)汽車?！?/p>

2021年年初時(shí)，全球約有25000輛燃料電池汽車，共有540個(gè)加氫站，只有兩款氫汽車可以購買。到了2022年年初，全球有1500萬輛電池電動(dòng)汽車和插電式混動(dòng)汽車，有車型350多款。換言之，電動(dòng)汽車生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)漸漸完善，留給氫汽車的窗口已經(jīng)關(guān)閉。

Patrick Pl?tz說：“當(dāng)初電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程不到150公里，充電要幾個(gè)小時(shí)，燃料電池汽車就有很大的市場(chǎng)，因?yàn)樗梢耘荛L(zhǎng)途。高壓氫的能量密度相比電動(dòng)汽車電池的能量密度更高，加氫只要幾分鐘，這些優(yōu)勢(shì)對(duì)氫汽車跑長(zhǎng)途有利。但現(xiàn)在電池電動(dòng)汽車在真實(shí)世界的續(xù)航里程已經(jīng)達(dá)到400公里，一些新汽車使用800V電池，充電15分鐘可以跑200公里?！?/p>

正因如此，現(xiàn)在向氫汽車投資會(huì)有很大的“沉沒成本”。已經(jīng)投了無數(shù)錢，如果現(xiàn)在不放棄繼續(xù)投下去，當(dāng)電動(dòng)汽車電池形成規(guī)模效應(yīng)，成本繼續(xù)降低，性能繼續(xù)提升，充電基礎(chǔ)設(shè)施繼續(xù)完善，燃料電池汽車將更加失去競(jìng)爭(zhēng)力。

但是，如果是長(zhǎng)途貨車，每年要跑10萬公里，它們也許需要?dú)洹?/p>

還是那句話，中國(guó)市場(chǎng)足夠大，完全可以多條腿走路，你認(rèn)為呢？（小刀）

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