談到對氫能的利用，或許很多人第一印象是氫燃料電池大巴車，因為它已經成為冬奧會交通運輸的標配。但事實上除了在汽車領域的應用，人們對氫能的利用方式有很多種是你意想不到的。

當宇通、吉利、東風等公司的氫燃料電池車在路上競速行駛的時候，有很多人正騎著永安行的氫能自行車，操控著未來氫能亦或是氫航科技的無人機，拍攝著寶武集團或者河鋼集團利用氫能大煉鋼鐵的場景。

當人們打開燃氣開關，用著中石油摻了氫氣的天然氣燒了一壺水，準備簽收利用氫燃料電池貨船送來的外國代購商品的時候……你會不知不覺地發現，生活的一切似乎都變得“氫”風徐來！

一、交通運輸部門

目前氫能應用場景日漸豐富，在我國氫能應用比例最大的是交通領域，預計到2050年，交通運輸領域氫能消耗量在全球氫能消費結構中占比接近40%。交通運輸領域不僅氫燃料電池車在汽車領域占據一定空間，氫燃料電池船舶及氫燃料電池飛機也將迅猛發展。

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氫燃料電池車

與純電動汽車相比,氫燃料電池汽車的燃料加注時間短、續航里程長,隨著綠色氫能技術的進步和產業規模化發展帶來的成本的下降,綠氫將在交通運輸領域有更廣泛的應用。

（1）氫燃料電池乘用車

氫燃料電池汽車是氫能高效利用的最有效途徑，當前全球多個國家都在積極布局氫燃料電池汽車產業鏈。聯合國開發計劃署駐華代表白雅婷在8日舉行的“2021聯合國開發計劃署氫能產業大會”上說，過去五年里，氫能燃料電池汽車在中國各地城市開展了示范運營，中國氫能燃料電池汽車產量已有近8000輛之多，并已建成100多個加氫站，中國交通領域正走在氫能應用的前沿。

（2）氫燃料電池重卡

在國家“雙碳”目標下，我國氫能產業發展正步入快車道，氫燃料電池重卡正成為新的發展趨勢，國內外企業都已開始布局。長續航、大載重的重卡領域，被普遍認為是氫燃料電池非常重要的應用場景。

今年11月30日上午9時20分，一輛輛氫燃料電池重卡汽車從內江國際會展中心駛出，標志著西部首條氫燃料電池重卡示范線在內江正式運營。當天，四川省和重慶市在成都、九龍坡區和內江三地同時舉行“成渝氫走廊”啟動暨氫燃料電池物流車首發儀式。

（3）氫物流卡車



京東物流于2018年6月首次推出氫物流卡車，以彌補其"618"促銷活動期間不斷增長的運輸需求。這些卡車能夠在三分鐘內補充氫燃料，行程超過350公里。其他電子商務和物流公司也緊隨其后，但僅限于區域內運輸。

（4）自行車



最近，自行車成了氫能應用熱點！在攀業在佛山大會上公布獲取南海區政府1000輛兩輪車訂單后，天能股份與雅迪在氫燃料電動自行車方面達成戰略合作。9月28日永安行科技股份有限公司研發的氫能自行車正式入駐該公園的未來智谷。作為當前中國共享交通領域的“黑科技”代表，這款氫能自行車受到了現場不少嘉賓和市民的青睞。

（5）叉車

因燃料電池恒功率輸出和充氫氣時間短的特點，可以顯著提高叉車的工作效率，并且具有更長的使用壽命，使其氫能在叉車上的應用也逐漸備受重視。

10月8日，在燕山石化氫能叉車場景應用啟動儀式上，天津港保稅區臨港氫能產業示范區企業——天津新氫動力科技有限公司正式交付燕山石化37臺氫燃料電池叉車。氫燃料電車叉車將主要用于燕山石化儲運廠高壓、低壓粉料、PIA包裝庫房及物質裝備中心化學品庫區等場景，實現對原有內燃機叉車的替換，開啟石化行業工業車輛“氫新時代”，更標志著氫燃料電池叉車實現國內首次批量化商業應用。

（6）其他

氫動智能無人運輸車、應急救援車、平衡車、觀光車等也在被逐步研發，具有續航里程長、加注時間短、動力充足等優點，相信以后也會逐步進入大眾的視野。

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鐵路（氫能機車）

隨著鐵路交通領域的發展，我們國家的高鐵已成為一張靚麗的名片，大家見到的高鐵列車多為電力機車牽引。然而，除主要干線架設電網使用電力機車外，其他線路多使用內燃機車。在電網遇到電力供應不足時，也使用內燃機車作為主要動力。內燃機車輸入能源為柴油，會產生大量二氧化碳、甲烷等溫室氣體，而氫能機車的出現，將有望改善這種現狀。氫燃料電池實際上是將氫氣與氧氣反應的化學能直接轉換成電能的發電裝置，是氫能利用環節的核心設備。

10月29日，全國首臺氫燃料電池混合動力機車從國家電投錦州—白音華鐵路（簡稱錦白鐵路）大板東站成功駛出，標志著我國軌道交通裝備在新能源領域實現由產品開發到實踐應用的重大跨越，開創國內氫能機車上線試運行的先例。

由于沒有任何污染物的排放，也不用重新架設取電網，相較傳統燃油和電力機車，氫燃料電池混合動力機車在相對密閉的地鐵、隧道、礦山等環境下使用優勢更加明顯，應用和維護成本也更低。

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航空

航空業的快速增長使其成為未來交通運輸領域溫室氣體排放的主要來源之一，對氣候和環境的影響越來越顯著。航空業使用氫能源不但可以實現二氧化碳零排放，同時還能有效減少其他污染物的排放量，具有非常明顯的優勢。

氫的高能量也引起了飛機制造商的關注。在英國，2020年看到了六座氫乘用飛機的飛行，而空中客車公司公布了全球首款零排放民用飛機的三種概念機型，并計劃于2035年投入使用。他們認為氫動力飛機的維護成本要比電池飛機低，因為電池的使用壽命有限。



氫燃料電池在無人機飛行器領域的研發具有開拓性的意義和廣闊的應用前景。氫動力無人機產品廣泛應用于天然氣泄漏檢測、海事搜索與巡查、大面積林草防火巡查、大范圍地理信息采集、照明無人機的應急搜救等復雜作業類型。

氫能航空被認為是航空業未來實現污染物零排放和可持續發展的關鍵。雖然氫能具有綠色環保、能量密度高等優點，但發展氫能航空還需要突破氫燃燒、氫燃料加注和儲存等一系列關鍵技術瓶頸。

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海事行業

海運業是溫室氣體主要排放源之一，船舶領域減碳脫碳工作也已是當務之急。近年來，研究清潔、高效、可持續發展的新能源動力推進技術已經成為綠色船舶的重要發展方向，而將零排放的氫燃料電池技術應用于船舶，則被普遍視為一種有效的解決方案。全球范圍內，不少國家和企業將推動船舶業的脫碳進程作為實現氣候目標的重要手段。

2021年1月，大連海事大學新能源船舶動力技術研究院牽頭建造的中國第一艘燃料電池游艇“蠡湖”號通過試航，標志著我國燃料電池在船舶動力上的實船應用邁出關鍵一步。

2021年5月，廣東省南海區成功舉行“仙湖1號”氫能游船下水，該船由廣東中氫博創產業發展有限公司研發，也標志著南海區正式跨入氫能船舶時代。

盡管“氫能上船”呼聲漸起，但是氫能船舶的投用仍需克服成本、技術、法規、安全、監管和管理方面存在的各種困難。同時，作為一項新的能源技術，氫能船舶的推廣應用還面臨許多問題。

二、工業領域

隨著國家碳達峰、碳中和“頂層設計”的落地，氫能產業不斷獲得國家政策的“加持”。其中，氫在多個難以脫碳領域的“不可替代性”正備受關注。近日，工信部印發的《“十四五”工業綠色發展規劃》提出，提升清潔能源消費比重，鼓勵氫能等替代能源在鋼鐵、水泥、化工等行業的應用。

中能建氫能源有限公司董事長李京光表示，傳統的冶金、水泥、化工等難以脫碳的領域，正面臨著越來越大的壓力，一方面，國家的碳達峰、碳中和目標使其減排壓力越來越大；另一方面，歐美發達國家設置的綠色能源和綠色產品壁壘，已經影響到這些行業企業的出口和銷售，而這類傳統工業領域要達到減碳的目的，用氫替代傳統化石能源是唯一的選擇。

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氫能冶金

氫能冶金是金屬冶煉行業碳減排的一種重要途徑，目前的研發應用主要集中在鋼鐵領域。鋼鐵是世界上最大的碳排放源之一，煉鋼過程中會產生很多的二氧化碳。在全球應對氣候變化形勢下，主要國家或經濟體制定了碳減排目標，鋼鐵企業紛紛進行減碳技術研究，以應對已經到來的碳減排挑戰。

2019年11月，德國蒂森克虜伯鋼鐵集團正式注入杜伊斯堡9號高爐；奧地利林茨奧鋼聯鋼廠6MW電解制氫裝置投產，開啟了氫能冶金時代。中國寶武鋼鐵、鞍鋼、酒鋼等均開始可再生能源制氫-氫能冶金立項，探尋循環經濟的可行性。

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煉油加氫

在煉油過程中,需要使用氫氣對油品進行加氫裂化、加氫精制等處理出去雜質,提高中間餾分油的精收效率，以獲得更多高附加值產品。

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氫化工

氫能可以促進傳統化石能源的轉型升級，由燃料向原料徹底轉變，杜絕了將煤炭作為原料使用時中間過程排放的二氧化碳，從而實現煤炭作為原料利用過程二氧化碳零排放。

用綠氫耦合煤化工產業，可實現壓煤減碳、節能降耗的目標。用于合成氨、甲醇，合成甲烷等工業原料和燃料。

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水泥煅燒

水泥是世界上使用最廣泛的制造材料，但水泥廠通常都規模小、分散且資金不足，要敦促它們為人類的福祉服務十分困難。在印度和非洲等地，水泥（與水和骨料混合以生產混凝土）的需求勢必飆升。這意味著還將生成巨量二氧化碳。氫能作為燃料，替代化石能源，實現二氧化碳減排，可以用于水泥煅燒。

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陶瓷產業

建陶產業一直都是能源消耗大戶，加快能源結構調整是轉型升級中的重要一環。在“雙碳”的戰略目標之下，氫能無疑為陶企的脫碳之路開辟了一條新道路。

目前，包括蒙娜麗莎、科達、薩克米、SITI B&T、Porcelanosa(寶路莎)等國內外多家頭部陶企已啟用氫能的相關應用和研發，國內幾大窯爐公司也將氫能等非化石燃料作為窯爐能源替代的研究方向。

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天然氣摻氫

將風/光能轉化的部分電能用于電解水制氫，并將氫氣以一定比例摻入天然氣，形成摻氫天然氣，再利用新建管網或在役天然氣管網輸送至用戶終端、加氣站和儲氣庫等，可起到儲能和電力負荷削峰填谷的作用，同時避免了新建輸氫管道所需的高昂建造成本。

當前，在一些重點工業領域，氫能應用已存在一定基礎。據李慶勛介紹，2020年，中國鋼研科技集團有限公司、河鋼集團等企業已啟動氫冶金項目。今年，寶豐能源寧東化工基地太陽能電解水制氫正式投產，氫氣產能達2萬標方/小時；中國石油玉門油田清潔能源制氫納入甘肅省“十四五”規劃，并被確立為該省氫能源產業鏈鏈主企業。

“一系列利好政策的密集發布，將對氫能產業可持續高質量發展發揮引領作用。”中國石油天然氣股份有限公司石油化工研究院氫能研究所副所長李慶勛表示，未來，氫能在工業領域推廣應用將持續加快，其中，冶金、水泥、化工、建筑和發電等行業將成為產業發展的“突破口”。

三、電力

在技術、成本、政策等推動下，氫能作為電力介質和紐帶成為可能，在高滲透率可再生能源電力系統中扮演著越來越重要的角色。氫能可以通過一定的途徑轉化為電能，氫能燃料也正逐步應用于發電機和燃料電池。

通過氫能發電機和燃料電池兩種技術手段，均可以實現由氫能向電能的轉化。

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氫能發電機

氫能發電機特指以氫氣為原料的發電機，原理類似傳統內燃機，經過吸氣、壓縮、爆炸、排氣過程，帶動電機產生電流輸出。氫能發電機是一種環保型的發電設備，具有無噪音、零排放和移動性強的特點。

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PEMFC燃料電池

PEMFC燃料電池是當前在氫能應用領域的研發重點之一。其工作原理為氫氣與氧氣（或空氣）發生電化學反應生成水并釋放出電能，即電解水的逆反應。PEMFC燃料電池的結構與工作原理如下圖，當陽極和陰極分別供給氫氣和氧氣(或空氣)時，在催化劑的作用下，氫氣在陽極上被氧化離解成電子和氫原子。氧氣在陽極上被還原接受電子反應生成水。與此同時，電子在外電路的連接下形成電流，向外部釋放電能。

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熱電

分布式燃料電池發電站可作為主電網的補充。2016年，AkzoNobel、MTSA和NedStack在遼寧省營口市交付了一座容量為2兆瓦的氫燃料電池電站，年發電量為16兆瓦時。緊急備用電池也被應用于電信行業，其容量和規模相對較小。

氫能發電可以用來解決電網削峰填谷、新能源穩定并網問題，還可以提高可再生能源所發電力并網的穩定性和電力系統安全性、靈活性，大幅降低碳排放。目前，通過氫能發電在部分發達國家已經陸續進入了建設試點的階段。但對中國電力行業而言，目前仍以火力發電為主，氫能技術的應用較少。

四、建筑熱電聯供

氫能應用場景多點開花，成長空間廣闊。建筑領域氫能作為清潔能源解決建筑用能，氫能為建筑發電的同時，產生余熱用于供暖、洗浴熱水。

在住宅建筑領域，75%的傳統能源用于空間供暖、熱水和烹飪。氫可與天然氣混合（氫氣摻混比例為0~20%），通過基于燃氣輪機或燃料電池的CHP技術，利用現有建筑和能源網絡基礎設施提供靈活性和連續性的熱能、電力供應，從而取代化石燃料CHP。

2021年7月22日，由上海國際汽車城、同濟大學聯合打造的全球首個離網氫能應用展示館（以下簡稱“展示館”）在上海國際汽車城落地。展示館集成了多項領先的氫能技術和產品，填補了國內氫能源應用在建筑領域的空白。

上海國際汽車城（集團）有限公司黨委委員、工會主席管清平在致辭中表示，汽車城高度關注氫能產業和燃料電池產業發展，積極響應國家發展可再生能源戰略部署，將氫能的應用終端從交通領域擴展到建筑領域，推動能源結構轉型調整，用更清潔、更高效的綠色能源支撐社會經濟高質量發展。

五、氫儲能

繼氫能汽車后，被稱為儲能領域“后浪”的“氫儲能”又成為最新的新能源熱詞。氫儲能將會在儲能領域占據一席之地。

目前在儲能領域，抽水蓄能系統占據絕對主導，電化學儲能、氫能儲能、飛輪儲能等新的儲能技術也在不斷發展。氫能能量密度高，運行維護成本低，可同時適用于極短或極長時間供電的能量儲備，是少有的能夠儲存上百GWh以上的儲能形式，被認為是極具潛力的新型大規模儲能技術。相對而言，電池只是一個短周期、高頻率、分布式的儲能裝置。

在碳中和戰略大背景下，氫能的應用進一步延伸，從交通運輸到工業部門，再到建筑、電力等領域，行業空間大幅打開，戰略重要性顯著提升，行業內發展動力也將隨之打開。

六、氫醫療

實際上氫能在醫療領域也有應用。對此，國內著名呼吸病學者鐘南山院士指出：“長期在室外作業的交警，環衛工人，通過氫氣吸入能夠對霧霾清除氧化自由基的清除有促進作用，即使吸入污染空氣也會產生氧化應激作用，目前正在進行試驗。”

“由于氫氣的獨特性質，使得氫氣在肺部疾病治療中潛在的積極作用備受關注，用氫氣治療疾病的研究在國際上已經逐漸成為一個熱點，氫氣選擇性抗氧化是目前公認的氫氣治療疾病的主要機制，可以說，中國在氫分子醫學研究領域發展前景廣闊。”

上述氫能終端應用到底有哪些主流企業在做？氫能匯（h2-2005）記者盤點了一些氫能應用端的企業，以饗讀者。

盡管如此，但當前氫能應用規模還十分有限是業內共識。以目前氫能的主要應用場景氫燃料電池汽車為例，相關統計顯示，雖然我國燃料電池公司已有2000多家，但氫燃料電池汽車卻僅有6000多輛。規模過小嚴重制約氫能產業發展。

對此，國家電投集團氫能科技發展有限公司總經理張銀廣認為，經過近幾年的發展，我國在氫能技術上形成了一定積累，在自主技術上具備了一定基礎。但缺乏應用場景、應用規模，導致我國氫能技術不能快速升級成熟、改進迭代，這是當前氫能產業面臨的主要瓶頸。氫能產業只靠政府買單很難做大，需要創新商業化運營模式，讓氫能產業可以規模化發展，把資本引進來、成本降下去。