氫能，被視為“21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?rdquo;。在實現“雙碳”目標過程中，氫能產業(yè)發(fā)展備受關注。近日，《氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》更是明確了氫能產業(yè)發(fā)展定位：“氫能是未來國家能源體系的重要組成部分；氫能是用能終端實現綠色低碳轉型的重要載體；氫能產業(yè)是戰(zhàn)略性新興產業(yè)和未來產業(yè)重點發(fā)展方向。”
伴隨國家戰(zhàn)略持續(xù)加碼，相關企業(yè)紛紛投身氫能產業(yè)鏈建設，以爭取搶先卡位。在愈發(fā)激烈的競爭中，憑借技術、專利、知識產權構建的“硬實力”愈發(fā)重要。3月31日，由智慧芽和《科創(chuàng)板日報》聯合撰寫的《2022年中國氫能行業(yè)技術發(fā)展洞察報告》（以下簡稱：《報告》）正式發(fā)布。《報告》從政策、專利等視角出發(fā)，全方位分析目前我國氫能產業(yè)技術發(fā)展情況，包括：氫能產業(yè)鏈技術布局、相關專利發(fā)展趨勢，以及重點創(chuàng)新企業(yè)等。
《報告》意在為中國氫能企業(yè)制定氫能發(fā)展戰(zhàn)略和攻堅氫能技術突破、為更廣大科技界捕捉氫能技術發(fā)展動向、為政府制定氫能發(fā)展政策等提供借鑒參考；其共六大章節(jié)，分別為：氫能行業(yè)簡介及發(fā)展歷程梳理、氫能行業(yè)全景掃描、中國氫能行業(yè)技術發(fā)展趨勢透視、中國氫能行業(yè)研發(fā)競爭格局、中國氫能代表性企業(yè)技術盤點、氫能行業(yè)技術發(fā)展展望。
透視氫能行業(yè)發(fā)展
氫能，是指氫、氧進行化學反應所釋放出的化學能，是一種來源廣泛、清潔無碳、應用場景豐富的可再生能源，可用于儲能、發(fā)電、交通工具燃料驅動、家用燃料等。
因此，氫能也成為支撐可再生能源大規(guī)模發(fā)展、推動傳統能源結構轉型的理想媒介，能源安全的一道重要保障，以及交通、工業(yè)、電力、建筑等領域實現大規(guī)模深度脫碳的重要方式，有助于拉動產業(yè)鏈上下游多環(huán)節(jié)共同發(fā)展、協同多產業(yè)共同進步、提供經濟發(fā)展驅動力。
圖：氫能發(fā)展歷程（全球 + 國內），來源：報告
放眼至整個氫能行業(yè)，《報告》研究認為，氫能產業(yè)鏈包括上游制氫 (制備-儲運-加注 )，中游燃料動力電池系統和下游應用三個關鍵環(huán)節(jié)。
其中，上游氫氣制備路線不同，可分為化石原料制氫、化工原料制氫、工業(yè)尾氣制氫、電解水制氫以及新型制氫技術四種形式；上游儲運環(huán)節(jié)根據氫能儲運狀態(tài)不同，可分為高壓儲氫、固態(tài)儲氫、液態(tài)儲氫以及高壓液態(tài)儲氫四種形式；上游加注環(huán)節(jié)根據加注方式不同，可分為站外加氫和站內加氫兩種加注形式。
中游為氫燃料動力電池系統，主要由燃料電池電堆系統和控制系統兩部分組成。
下游應用環(huán)節(jié)主要涵蓋交通運輸、固定發(fā)電、便攜式電池和航空航天四大產業(yè)。其中，交通運輸產業(yè)領域的應用是目前氫能產業(yè)發(fā)展的主流方向
圖：氫能產業(yè)鏈圖譜，來源：報告
當前，持續(xù)的技術創(chuàng)新已成為推動產業(yè)進步的關鍵因素。《報告》認為，從中國氫能行業(yè)技術發(fā)展趨勢來看，電解水制氫作為清潔、可持續(xù)的制氫方式，是我國未來氫氣制備技術發(fā)展的重要方向。根據智慧芽預測，2022年電解水制氫技術專利申請量將再迎階段性高峰。
而氫氣儲運方式根據氫或儲氫材料形態(tài)的不同主要分為：高壓氣態(tài)儲運、低溫液態(tài)儲運、固態(tài)儲運以及高壓液體儲運四種形式。《報告》研究認為，從這四種氫氣儲運方式的專利數量和增長趨勢來看，高壓氣態(tài)和高壓液態(tài)儲運技術增長勢頭最好。
氫氣加注方面，《報告》顯示，截至目前，我國加氫站專利申請總量2373件，年均專利申請量62件。從專利申請趨勢發(fā)現，2002年-2015年期間為技術萌芽期；2016年后，我國加氫站專利申請呈現爆發(fā)式增長趨勢。根據智慧芽預測，預計2022年、2023年，國內加氫站相關技術的專利申請數量將分別達492件、551件。
圖：中國制氫技術歷年專利申請量，數據來源：智慧芽
氫能賽道多方混戰(zhàn)
“雙碳”背景下，不少企業(yè)正大練“氫”功。
《報告》顯示，從中國氫能行業(yè)研發(fā)競爭格局來看，在上游技術研發(fā)競爭格局中，制備技術研發(fā)方面，電解水制氫由于設備簡單，工藝流程穩(wěn)定且不產生任何污染，是當前制氫領域的熱點技術，且專利申請總量與增長速度均高于其他制氫技術。
圖：中國電解水制氫技術專利申請人歷年申請量
數據來源：智慧芽
儲運技術研發(fā)方面，高壓氣態(tài)和高壓液態(tài)儲運方式由于適用場景廣、成本低，是現階段國內應用最廣泛的儲運方式。兩者專利申請總量與增長速度均高于其他儲運方式。此外，我國廣泛采用站外加氫模式。
圖：中國氫氣高壓儲運技術專利申請人歷年申請量
數據來源：智慧芽
圖：中國站外加氫技術專利申請人歷年申請量
數據來源：智慧芽
在中游技術研發(fā)競爭格局中，中游燃料電池動力系統所涉及的零部件眾多，通常均有整車廠集中進行開發(fā)。從專利申請數量的年度分布趨勢來看，中國和國外在該領域的技術研究基本同時起步。
圖：中國氫燃料動力電池系統專利申請人歷年申請量
數據來源：智慧芽
在下游技術研發(fā)競爭格局中，交通領域作為氫能消費的重要突破口，氫燃料電池汽車的發(fā)展前景較為廣闊。
圖：中國氫能在交通運輸領域的專利申請人歷年申請量
數據來源：智慧芽
從中國氫能代表性企業(yè)技術來看，在上游環(huán)節(jié)中，包括：制氫技術代表企業(yè)華能集團、上海合既得，儲運技術代表企業(yè)富瑞特裝，加注技術代表企業(yè)上海氫楓能源；在中游環(huán)節(jié)，包括：燃料電池龍頭企業(yè)新源動力，電堆技術領先企業(yè)上海神力；在下游環(huán)節(jié)，包括：氫能乘用車代表企業(yè)武漢格羅夫，氫燃料電池發(fā)動機代表企業(yè)億華通。
洞見萬億市場空間
當前，氫能產業(yè)將迎來巨大的市場發(fā)展前景。根據中國氫能聯盟預測，2026年-2035年，我國氫能產業(yè)產值將達5萬億元。
《報告》研究認為，從氫能產業(yè)鏈發(fā)展趨勢來看，在制氫環(huán)節(jié)，可再生能源制氫是長期方向，因為只有可再生能源電解水制備的“綠氫”才能實現真正的零碳排放；在儲運環(huán)節(jié)，高壓氣態(tài)和高壓液態(tài)儲運氫技術相對成熟，是現階段主要的儲運方式；在應用環(huán)節(jié)，氫燃料電池汽車是新能源汽車的最具發(fā)展前景的技術路線之一。
對于氫能行業(yè)未來技術演進與展望，《報告》顯示，現階段，無論是大規(guī)模可再生能源制氫，還是氫能的儲存、運輸、分銷，以及具體下游應用，氫能各環(huán)節(jié)基本都處于技術示范和本土化的發(fā)展階段。
在具體產業(yè)鏈環(huán)節(jié)中，上游的制氫、儲運是兩大基礎領域；而中游環(huán)節(jié)，從專利申請情況來看，氫燃料電池及系統的國內申請人研發(fā)重點主要還是集中在膜電極、催化劑、質子交換膜、雙極板等關鍵部件。
根據《報告》預測，未來隨著產業(yè)配套政策落地，氫能技術進步與成本下降有望進入良性循環(huán)。
