研究机构：中国氢技术正在超越日德，但挑战仍然很大

·极客观察7月17日 日本研究机构Astamuse最近列出一份榜单，对全球各国氢技术专利的竞争力进行排名。毫不意外，日本排在第一位，因为它拥有出色的燃料电池专利。中国进步神速排在第二，未来有可能会超越日本成为第一名。

日本企业将日本排在第一位可以理解，日本本身在氢技术领域也的确投入很大。报告称，日本企业和学术机构在2011年至2020年间提交氢相关技术专利申请34624项，在各国中最多，但数量相比2001年至2010年减少了30%，而同期中国申请量却大幅增长。

中国氢技术专利位居全球第二

中国已经超越美国、韩国和德国排第二位，申请专利21235项。与2001至2010相比，中国专利申请数量增加近10倍，当年中国只排第五位。

中国大致是从2011年开始发力氢技术的。氢技术大体可以分为五大类，中国在其中四类已经超越日本，分别是制造、存储、安全控制和运输。虽然日本的尖端技术仍然领先，但中国申请的专利覆盖各个方面。

Astamuse在报告中说：“大约2015年之后中国的专利申请数量便迅速增加，最终它极可能会在氢技术各方面全面超越日本。”Astamuse认为，在全球氢技术最强的20家企业和机构中，日本占了8家，包括丰田、本田、日产、NGK Insulators、松下等，在相关元件和材料领域拥有大量专利的京瓷也在其中。

资料显示，按照规划，到2025年中国将会拥有5万辆氢汽车，每年生产10-20万吨可再生氢能源。到2035年中国将会建成覆盖多个行业的氢生态系统。

中国是全球最大的钢铁生产基地，炼铁需要将氧从铁矿石中剔除，变成纯铁，这一过程会用到煤炭或者天然气，排放出大量二氧化碳。如果用氢取代就会绿色很多，有了大量氢能源，中国可以减少铁矿石和焦煤进口，降低对澳大利亚的依赖。

了解到，世界专利组织（WIPO）也在报告中指出，全球与氢燃料电池有关的专利申请量近几年增加很快，中国、日本、德国走在最前沿。

根据WIPO的数据，2016年至2020年，中国申请的氢燃料电池技术专利数量为7261项，占全球总量的69%。日本为1186项，占11.3%，德国为646项，占6.2%，韩国为583项，占比5.6%，美国为403项，占3.8%。

中国氢产业发展仍然面临挑战

由此可见，近几年中国的氢技术进步的确很快，但中国氢产业发展仍然面临不少挑战，有一些基本事实我们需要了解。

一方面，中国现在是全球最大的氢生产商，不过大多是灰色氢，也就是煤气化制氢和化学副产品氢。目前政府希望用可再生能源或其它清洁能源制氢。到2025年，中国希望每年用可再生能源制氢10-20万吨。

用太阳能风能制氢（P2G）是未来要走的道路。截止2022年2月，中国有120个可再生能源制氢项目正在推进，当中大多是小型试点项目，但也有一些大型商业化项目。

另一方面，中国氢市场仍处在发展早期，面临诸多挑战。可再生能源制氢成本很高，无法与灰色氢、蓝色氢（来自煤的合成或石化过程）比拼。投资者投资面临很大风险，因为氢的需求不确定，分销网络和基础设施也不完善。中国目前在氢存储和氢运输技术方面还要追赶。

谈到氢存储，目前有几种方式可以选择。一是特殊氢罐和存储容器，它需要用很高的压力存储氢，近期这种方法比较可行。存储气体、用氢气拖车运输是中国目前比较流行的方式，虽然氢气拖车技术已经很成熟，但这种技术远不能说理想。欧洲、北美、日本、韩国用的是第四代钢容器，加压70兆帕，中国现在用的还是第三代容器，压力只有35兆帕。

在液态氢存储方面中国的经验和技术还不够先进。中国不是没有液氢存储技术，只是目前主要用在航空和国防领域。盐穴储存可以大规模存储氢，美欧考虑将它用作战略储备，中国现在还没有。不过中国已经投巨资开发盐穴天然气存储项目。

运输氢有两种选择，一种是高压气态形式，一种是液态形式。氢运输网有管道或者非管道两种方式。中国的氢管道很少，目前只有两条管线，总长度不到500公里。全球氢管道约有4500公里，美国占了56%，欧洲也占了很大一部分。中国考虑妥善利用现有天然气管道，将氢与天然气混合在一起运输，目前这样的项目已经有了一个。

不过，现在中国有250个加氢站，占全球40%，排在世界第一位。分析认为，在未来5年到10年，中国极可能会向氢存储、氢运输投入海量资金，以寻求突破。

按照美国能源部的预测，2015年制氢成本为每千克6美元，到了2015年将会降到2美元。中国每年制氢2000万吨，约占全球三分之一。中国市场庞大，有足够的能力建一个氢生态系统。

汽车市场恐怕还不是氢的用武之地

不过，氢真的能在汽车市场找到用武之地吗？恐怕未必。弗劳恩霍夫系统与创新研究所（Fraunhofer Institute for Systems and Innovation Research）教授Patrick Plötz说：“氢在工业、运输、合成航空燃料市场有用武之地，但是说到道路运输，我觉得还要等等，等氢技术变得更成熟一些。目前不论是乘客还是货物运输，重点是电池电动汽车。”

2021年年初时，全球约有25000辆燃料电池汽车，共有540个加氢站，只有两款氢汽车可以购买。到了2022年年初，全球有1500万辆电池电动汽车和插电式混动汽车，有车型350多款。换言之，电动汽车生态系统已经渐渐完善，留给氢汽车的窗口已经关闭。

Patrick Plötz说：“当初电动汽车续航里程不到150公里，充电要几个小时，燃料电池汽车就有很大的市场，因为它可以跑长途。高压氢的能量密度相比电动汽车电池的能量密度更高，加氢只要几分钟，这些优势对氢汽车跑长途有利。但现在电池电动汽车在真实世界的续航里程已经达到400公里，一些新汽车使用800V电池，充电15分钟可以跑200公里。”

正因如此，现在向氢汽车投资会有很大的“沉没成本”。已经投了无数钱，如果现在不放弃继续投下去，当电动汽车电池形成规模效应，成本继续降低，性能继续提升，充电基础设施继续完善，燃料电池汽车将更加失去竞争力。

但是，如果是长途货车，每年要跑10万公里，它们也许需要氢。

还是那句话，中国市场足够大，完全可以多条腿走路，你认为呢？（小刀）

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