沐盟专栏 |《氢能源：一个新的万亿赛道》

沐盟集团科学导师刘建生在《能源革命，改变21世纪》书中说到：

“工业革命或者现代文明其本质是一场能源革命，是化石能源取代植物能源成为人类社会创造财富的根本基础。能源革命推动着整个世界经济、社会产生连锁式飞跃发展，新能源革命正带领世界全面进入一个新的时代。”

“工业革命或者现代文明其本质是一场能源革命，是化石能源取代植物能源成为人类社会创造财富的根本基础。能源革命推动着整个世界经济、社会产生连锁式飞跃发展，新能源革命正带领世界全面进入一个新的时代。”

中国燃料电池产业链国产化进入快速通道，2017年燃料电池系统国产化程度30%，仅掌握系统集成、 双极板和DC变换器，其他零部件均依赖进口，2021 年燃料电池系统国产化程度60%-70%，电堆膜电极、 空压机和增湿器均自主可控；氢循环泵、气体扩散层、催化剂和质子交换膜均处于加速研发中，国产化率有望继续提升。相比锂离子电动车及燃油车，氢燃料电池汽车具备显著的环保性（CO2全周期排放最少）、高能效、长续航等优势，是未来最为理想的新能源汽车。预计氢燃料电池汽车将会效仿锂电池汽车发展路径，与锂电池汽车形成互补，共同推进我国新能源汽车产业建设。

所谓的燃料电池，就是把物质中的化学能直接转换成电能的装置。氢只是燃料电池中的一种燃料，还有其他的，比如甲烷、乙炔等。氢之所以能成为大众心中燃料电池的代名词，是因为氢气具三大优势。

第一，应用中的副产品只有水，不涉及其他污染物，尤其是温室气体。

其实，今天人们使用汽油对空气的污染已经不大了，但关键是温室气体的排放没法解决。在碳排放规定中，各车企只能推出低功率版的燃油车或者混动车、纯电动车来降低温室气体的排放。因为全球能耗的80%都来自化石能源，所以能源消耗量基本就决定了碳排放的多少。但氢燃料电池在燃烧中没有二氧化碳和其他温室气体，所以被很多人看好。

第二，氢气很难爆炸。

氢燃料电池的工作过程根本就不是点燃，而是一个电化学过程。

第三：好运输，好存储。

普通人一般会觉得，还是成型的东西好运输、好储藏，那是因为他们缺少专业设备。实际上，对于一种能源来说，如果它是气体的，那就再好不过了。因为只要一次性建好输气管道，批量运输的问题就完美解决了，而且在运输过程中不需要额外耗费太多能源，损失也少。能源是气体形式的，储藏也会更方便。高压让它浓缩，体积能瞬间缩小到原来的几百分之一。而且，同样质量的氢气，热值是汽柴油的三倍多。

其实氢燃料电池的历史非常早。在道光二十五年，也就是公元1845年的时候，英国科学家威廉·格罗夫（William Grove）就制造了第一个燃料电池。他证实了，在一定条件下，氢和氧的结合除了产生水，还会产生电流。他当然是站在巨人肩膀上的。此前70年，卡文迪许就研究了氢气加氧气变成水的过程；此前50年，尼克尔森（William Nicolson）就研究了刚刚那个过程的逆反应，也就是电解水生成氢气和氧气。威廉·格罗夫的成就就是发现，氢气加氧气生成水不需要有火苗，而且过程中还有电流产生。

氢燃料电池的工作原理是给燃料电池的负极提供氢气，正极提供氧气，然后在正负极之间加一层膜。在催化剂的作用下，氢原子外层的电子会游离出来，变成电子+氢离子。而那层膜是很特殊的，只有氢离子可以通过，电子会被挡在膜外。由于氢离子实际上就是质子，所以那层膜也叫“质子交换膜”。电子通不过这层膜的，所以会在膜的一边越聚越多。在电子聚集的地方接一根导线，通到正极，电子就会在电压的驱使下跑过去。这就是电池在输出电流。那些透过膜的质子和正极的氧反应会生成水，并且放出一定的热。由于一层膜左右两侧的压差比较小，通常只有0.5V—1.0V，所以只要把正负极夹着一层膜的结构叠加几百层，就能得到需要的高电压。在这个电池里，是没有任何火焰出现的。不过，为了保证催化剂的活性，在电动车使用的燃料电池类型中，电池的工作温度在90摄氏度左右。其实，这比很多燃油发动机的温度要低很多。这个过程中，化学能转化为电能的效率最高可以到80%，远比内燃机的40％高得多。

纯电动汽车和氢燃料电池车大约是在前后脚被市场和资本关注到的，它们从正式获得车型认证到今天，都经历了15年左右的时间。现在纯电动汽车是一个刚会走路的孩子了，而氢燃料电池汽车还是一个襁褓中的婴儿。未来锂电无法从根本上解决中国的能源安全问题，这也是中国需要大力发展氢能源的重要原因，因为与石油一样，锂电必需的锂钴，中国受制于人。如果从技术优势来看的话，氢能源车可能会成为全球新能源汽车的终局，而锂电车可能只是中期的技术过渡。

国家在推动氢能源发展中也给出了政策推动以驱动行业发展。2020年氢燃料电池汽车鼓励政策密集发布，行业迎来边际改善。国家大力发展氢能源，也是为了降低技术路线风险，特别是在当前中美博弈加剧的大背景下，尤为重要。从技术路线来说，氢能源明显比锂电更好，为何中美都要先搞锂电，而不先搞氢能源呢？

除了氢能源技术难度更大之外，更重要的原因在于，过去氢能源的主要技术专利，掌握在丰田为代表的日本车企手中，不管是中国，还是美国，都不想让日本成为最大的获利方。所以，中美都优先选择了锂电，没有了中美两个全球最大的市场，日本只有被迫放弃氢能源，转向了锂电。

但是，现在中国成为了全球锂电产业链最大的获利者，在中美长期博弈的大背景下，美国可能让中国成为最大受益者吗？显然是不可能的。所以，现在美国也开始搞氢能源了，欧洲也在搞氢能源。未来在欧美日的推动下，氢能源成为了全球主流的新能源技术路线。为了降低技术路线风险，以及中美博弈的风险，中国也不能只发展锂电，而是要锂电与氢能同时发展。先锂电后氢能，等氢能技术成熟后，既可以从锂电切换到氢能，实现两条腿同时走路。

此外，技术进步、国产化与规模效应的多重催化将为燃料电池汽车成本下行打开空间。未来随着成本的持续下行， 氢燃料电池汽车普及率有望稳步提升，目前，我国氢燃料电池产业的上市公司数量较多，分布在各产业链环节，其中，亿华通和美锦能源为主要布局国内市场的代表性企业，还有像以燃料电池系统为核心部件的氢燃料汽车动力系统解决方案提供商如爱德曼公司这样的后起之秀，氢燃料电池行业为新兴行业且完全符合国家“碳中和”和“碳达峰”的目标，被市场认定为拥有未来发展前景无限的新蓝海，因此大部分企业为抢占在氢燃料电池行业的发展先机，进行了参股已布局氢燃料电池的公司、同产业公司合作研发甚至跨界合作研发。 我们认为未来氢燃料电池行业在“以奖代补”新政的驱动下，将充分受益于国产替代浪潮和已布局地域政策红利，取得高速发展。

氢能源的赛道有多大呢？

（1）保守估计万亿的赛道：只考虑商用车的替代市场，目前中国每年商用汽车的销量在500多万辆，未来十年，如果只替代30%，每年的市场规模超过5000亿，替代50%的话，每年的市场规模将达到万亿左右。

（2）乐观预计十万亿的赛道：如果随着氢能源汽车技术的成熟，未来氢能源汽车成为了市场主流，那么，将是一个十万亿的赛道。

统计数据显示，去年中国氢能源车的销量仅仅只有7000多辆，未来十年，即使氢能源车只是对商用车的替代，市场成长空间也在百倍以上。

所以，氢能源是一个新的万亿大赛道，即使不替代锂电成为主流技术，也存在百倍以上的成长空间，这还没有考虑储能等其它应用。

中国标准化研究院和全国氢能标准化技术委员会 (SAC/TC309)联合组织编著的《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书》文件中明确了到2020年达到1万辆燃料电池运输车辆，2025年达到5万辆燃料电池运输车辆， 2030年达到200万辆燃料电池运输车辆，氢燃料电池车市场发展前景十分广阔。对于这些氢能源领域探索的公司来说前景必然是未来可期。