2022，氢能“干掉”锂电，成为主角？

浩博电池网讯：锂电向左，氢能向右。

2008年北京奥运会，络绎在各场馆以及奥运村之间的纯电电动车成了一道靓丽的风景线，10多年往后，电动车遍地开花，成为见怪不怪的存在。

事实上，近些年跟着纯电电车遍及开了，不少问题也接二连三，居高不下的电池本钱、无法开进东北的为难等等。仅仅在全球商场对新动力的追逐，以及国内大力倡议新动力等朝阳工业的开展下，纯电电动车作为一种技能门槛相对较低的产品，快速走进寻常百姓家，锂电池也随之迎来“狂欢”。

可是2021年商场好像迎来转折。为减少对化石动力的依靠，国家提出2030年碳达峰和2060年碳中和的双碳方针，我国动力结构转型正在奔跑加速。

氢动力不出意外地站上风口，而且在2022年北京冬奥会上，氢动力轿车也成功上位。音讯称，承当赛事交通运送保证任务的北京公交集团将启用一批氢动力公交车，为冬奥会赛事全力做好用车准备。

关于氢动力的风其实2019年就现已吹起一阵，当时氢动力首次被写入《政府作业报告》，报告提出要推动充电、加氢等基础设施建设。氢动力相关的论题一次次占据舆论。

可是包括美锦动力在内的一众氢动力企业在炒作概念多年后仍旧无法拿出业绩，导致风口沦为泡沫。

不过要知道，锂电工业也有过类似经历。2016年，在国家大力补贴下，不少A股企业玩起“骗补”的把戏，投机者也趁机进入，但“疯狂”往后不少出资者也被“埋”了进去。好在现在的锂电工业现已老练许多，企业价值也在一步步完成。

为此，不少专家机构以为，现在的氢动力与10几年前的锂电很像，有远景，更有钱景，职业完成价值仅仅时刻问题。那么，在未来，氢动力是否能够“干掉”锂电呢？

氢动力的优势

氢（H）作为元素周期表的第一位，是最常见的元素之一。氢的运用也极度广泛，可作为燃料运用于轿车、轨道交通、船只等交通范畴，亦可作为原料、还原剂或许热源运用于炼化、钢铁、冶金等职业，还可运用于分布式发电，为家庭住宅、商业修建等供电取暖，且可成为储能工具。

而氢能作为清洁、高效、安全、可继续的二次动力，是完成“碳达峰、碳中和”的重要手段，也将是动力结构调整和工业晋级转型的重要方向。

氢动力与现在主流的锂电相比，优势也非常显着：

1.氢动力更加环保

一直以来，由于锂电池含有重金属镍、钴、砷等有毒污染物，有必要要进行回收处理，所以商场关于锂电工业链污染以及电池回收存在巨大争议。

坦白讲，当下选用锂电池的新动力轿车仅仅在运用阶段完成零碳排放，可是纵观整个工业链以及生命周期，锂电并没有完成零碳排放。

例如上游原资料供应链环节中碳排放就占到70%以上，所以从原资料和整个工业链角度来调查的话，锂电新动力轿车并不是零排放的，氢燃料电池反而能够完成挨近零排放。

而在生产上，我国在大力开展风电、光伏等清洁可再生一次动力，结合水电解制氢技能，制出所谓的绿氢（还有灰氢、蓝氢），可完成全生命周期的清洁低碳，使氢能成为衔接不同动力办法的桥梁。

从这一层面来看，锂电毕竟仅仅过渡产品，氢动力好像才更有潜力成为21世纪动力处理最有力的计划之一。

2.氢动力更加有用

除了环保外，其实氢动力最大的优势仍是在有用性上。

众所周知，当下锂电最大的痛点在于续航。锂电池中的电解液在低温状态下粘度会变大，离子传导速度变慢，形成外电路电子搬迁速度不匹配，电池出现严峻极化，充放电容量出现急剧下降。

机构数据显现，一般锂电池在-20°C时的放电容量仅为室温下的31.5％，而且有些锂电池在低温环境下乃至无法进行充电，所以这就形成纯电轿车无法进入东北的为难。当然，作为动力，运用范围远不止轿车，在航空航天，军事工业和电动轿车范畴，要求在-40°C下正常作业，锂电显然无法承当重担。

（锂电池放电量与温度的关系）

而且锂电在运用上更多表现办法是一种储能设备，就是先把电能贮存起来，需求时再开释出来；而氢燃料电池严格地说是一种发电设备，像发电厂一样，是把化学能直接转化为电能的电化学发电设备，没有热能和机械能（发电机）的中间转换，自然不会存在能量丢失的问题。

而且必定程度上也意味着，氢燃料电池只需求考虑怎么将氢动力储藏下来即可，在运用时如现在加油一般，省去电动轿车长期充电的耗时环节。

此外，氢气热值是常见燃猜中最高的，可达142KJ/g，这一水平大约是石油的3倍、煤炭的4.5倍，做成电池的话，氢电池能量密度也会更大，大约在40kWh/kg，远高于一般锂离子电池0.25kWh/kg左右及燃油车12kWh/kg左右的能量密度。

这就意味着，耗费相同质量的动力，氢气所供给的能量是最大的，动力更足，2008年波音公司乃至成功测验由氢燃料电池驱动的小型飞机。

经过比照，咱们显着能够看到氢动力具有碾压性的优势，而且也更能顺应动力开展的大趋势。

3.氢储能优势

跟着光伏、风电等可再生动力开展迅速，怎么将这些发出来的电存储下来成了难题。当今的首要处理计划一个是用很多电池组贮存电能，另一个是抽水蓄能。

可是，上述情况都存在本钱高、技能难度大等坏处。以储能电池为例，首要适用于小功率、短周期、分布式储能，时刻很短，最多一个星期，而且储能电池贮存的电量越多，占用的空间也越大，因而并不适合电站这种大规模储能场景。而抽水蓄能则需求靠近水源，也有条件约束。

氢储能则带来另一种处理计划。广义上的氢储能是指把恣意办法的能量转换成氢气的化学能，以氢气的办法进行存储。狭义上的氢储能是指将太阳能、风能等清洁动力发出的电能或夜间电网的过剩电能，经过电解水制取氢气，经过储氢罐存储，之后由燃料电池发电技能等完成氢气的利用。

要知道氢气是一种极佳的能量存储介质，既能以气、液态的办法存储在高压罐中，也能以固相的办法贮存在储氢材猜中，除此之外，氢储能的能量密度高，是少有的能够贮存百GWh以上的能量储藏技能，而且可一起适用于极短或极长期供电。

所以相关于电池储能和其他传统储能办法，具有必定比较优势，尤其是在大规模储能方面，氢储能相关于电池储能的本钱优势显着。

理论上讲，氢动力的爆发好像就在眼前，但现实却并非如此。在开展氢动力、运用氢动力的路上，还存在许多妨碍。

氢动力还在初期

关于动力的运用本质上只要三个问题，怎么制造，怎么存储以及怎么运送，氢动力也不例外，只要处理这三个问题才有可能大规模开展，可是现在氢动力在这三个方面都存在必定的技能问题。

首先是制氢：

当前我国氢气生产结构以化石燃料制氢为主，也就是所谓的“煤制氢”，占比高达62%；其次是天然气制氢，占比为18%；工业副产氢占比18%；电解水制氢也就是“绿氢”占比仅1%。

几种制氢各有优劣。化石燃料制氢进程会发生CO2等温室气体，且制得的氢气含有杂质，后续对氢气的提纯和排碳的处理有较高要求，可是这种制氢办法本钱较低。

工业副产提纯制氢是将富含氢的工业尾气作为原料，能避免氢气糟蹋，但久远来看还存在纯度较低、受主产品产能约束等问题，无法作为大规模集中化的氢供应来历。

而电解水制氢虽然纯度高，杂质少，易于与可再生动力结合，制氢进程不排放温室气体等很多长处，但其本钱相对其他制氢办法要高出许多。

据测算，煤制氢的本钱仅在10元/kg左右，电解水制氢的本钱则在50元/kg左右。

不过跟着双碳方针临近，结合CCUS（碳捕获、利用与封存）后的煤制氢本钱将大幅上升。而电解水制氢本钱首要与电费相关，跟着光伏、风力发电本钱逐步下降，电解水制氢本钱有望得到进一步控制。

测算来看，当电价低于0.3元/千瓦时，电解水制氢才具备较好经济性。而依据预计，2025年，我国60%地区的光伏上网电价将在度电0.13元左右，风电度电本钱将控制在0.15元左右，到时氢能的本钱或将比汽油更有优势。

所以归纳来看，短期内煤制氢仍为我国氢气的首要来历；中期来看，工业副产制氢有望成为供氢首要工艺，但存在的问题也致使其无法持久选用；长期来看，跟着可再生动力电价下降，清洁、高效的绿氢将成为制氢主流工艺，仅仅这个时刻需求多久，现在来看仍是不知道。

储氢问题：

当然，除了制氢外，储氢也是氢动力工业链中最重要的部分之一。

现在储氢技能可分为物理储氢和化学储氢两大类。物理储氢首要有高压气态储氢、低温液态储氢、活性炭吸附储氢、碳纤维和碳纳米管储氢以及地下储氢等；化学储氢首要有金属氢化物储氢、液态有机氢载体储氢、无机物储氢、液氨储氢等。

现在比较常用的为高压气态储氢，具有技能老练、充放氢速度快、容器结构简单、开展老练等长处，但一起存在体积储氢密度低、容器耐压要求高的缺点。

而久远来看，比较有开展潜力的为低温液态储氢以及固态储氢，但现在两者均有不同的技能难题还有待攻克。

低温液态储氢能够将氢气冷却至-253℃，存于低温绝热液氢罐中，由于其存储密度高，液态氢的纯度也较高，所以低温液态储氢为理想的储氢办法，可是存在两大技能难题，一是液氢贮存容器的绝热问题；二是氢液化能耗高，在工程液化进程中会形成必定丢失。

固态储氢利用金属合金等对氢的吸赞同开释可逆反应完成，具有安全性高、贮存压力低、放氢纯度高、运送方便的特色，可是本钱高、寿命短等这些也是不得不面对的难题。所以现在固态储氢大多处于研制试验阶段。

当然除了上述提到的储氢办法，有机液体储氢、无机物储氢等都是理论上更为完备的储氢处理计划，但现在都仅处于攻克研制阶段，间隔商业化大规模运用尚远。

运氢问题：

最后还有运氢问题，氢动力想要大规模ToC，运送问题不容忽视。

氢作为元素周期表中的首位元素，气体状态下密度极小，而且氢和氧能形成爆炸混合物，因而在大规模运送进程中，有必要加以紧缩贮存，让氢出现高密度气态或许固态、有机态的办法。

现在氢能的运送一般依据储氢状态的不同和运送量的不同有所调整，首要有气氢运送、液氢运送和固氢运送3种办法。

气态氢气一般选用长管拖车和管道运送；液态氢气一般用槽车运送；固态氢气运送可直接运送储氢金属。

别离来看，长管拖车灵活快捷，但在长间隔大容量运送时，本钱会更高；管道运送虽然输氢量大、能耗低，可是在制作管道时的一次性出资也更大，即使将氢气逐步引进天然气网络，也不能轻松处理高本钱问题。

由于一般天然气都是运用钢管运送，而溶于钢中的氢分子会发生氢脆，超出钢的强度极限。所以假如要选用管道运送氢，需求选用含碳量极低的资料，而这种资料本钱一般是正常天然气管道资料的两倍。

当然也能够选用天然气和氢气混合运送的办法，但这种办法对氢气的含量占比要求严格，最高不得超过20%。别的，将贵重的氢气混入廉价的天然气也会形成价值的丢失。

而液氢槽车运送，这是一种既能满足较大输氢量，又比较快速、经济的运氢办法。仅仅如上述所说，在将氢能液化进程中，将会耗费较大本钱，而且也会丢失很多能耗。国内现在仅运用于航空航天、军工等范畴，尚无民用事例。

固态储氢中技能较为老练的办法为合金储氢，首要包括镁系合金、稀土系合金等。储氢合金与氢气发生化学反应，生成金属氢化物，完成氢气的存储。这也导致对储氢资料功能要求较高，部分金属氢化物充放氢速率低、某些金属合金本钱过高等。

最后回归到氢能的运用问题上。从当前需求结构来看，氢能运用场景的工业颜色仍然很浓，氢气首要运用于合成氨、石油炼化等范畴。而民用氢气比例极低，现在能够想象的最大的运用场景就是氢燃料电池车。

但氢能想要ToC除了处理制储运这三个问题外，制约乘用车推行的重要因素还在于氢燃料电池车最初的推行就是车规级，短少其他低层级消费品的消费衬托，也短少加氢站等基础设施的支撑。

未来乘用车用氢本钱或许会下降到与锂电相近的水平，但短期来看锂电仍是开展（新动力）的“主力军”。

纵观全局，氢能开展的方针以及补贴逐步被提上日程，从制氢到储运氢再到运用，有望迎来大范围更新与生长。出路是光亮的，但道路也必定是曲折的，氢能间隔大规模商场化，还有很长一段路要走。

正如2008年奥运会一样，本年冬奥会全世界将会看到我国在新动力范畴的开展，仅仅这次的主角，从LI变成了H。