瞻觀前沿

6月22日消息，據(jù)媒體報(bào)道，中國(guó)工程院院士、深圳大學(xué)教授謝和平團(tuán)隊(duì)攜手東方電氣集團(tuán)，成功實(shí)現(xiàn)了海上風(fēng)電可再生能源與海水直接電解制氫的一體化，并在大海中利用海上風(fēng)電驅(qū)動(dòng)海水制氫。不僅破解了半個(gè)世紀(jì)以來(lái)海水直接電解制氫的難題，還實(shí)現(xiàn)了高達(dá)99.9%的氫氣純度。

傳統(tǒng)的海水制氫技術(shù)通常需要經(jīng)過(guò)淡化預(yù)處理過(guò)程，這一過(guò)程不僅工藝復(fù)雜、成本高昂，而且還需要占用大量土地資源，限制了其廣泛應(yīng)用。謝和平院士團(tuán)隊(duì)的這一創(chuàng)新，徹底改變了這一局面。他們基于2022年11月在《自然》雜志上發(fā)表的海水直接電解制氫全新原理，成功構(gòu)建出在真實(shí)大海不可控海洋波動(dòng)環(huán)境下海水直接制氫的全新路徑與技術(shù)。

科研團(tuán)隊(duì)對(duì)廣東省深圳灣、福建省興化灣等不同海域的海水組分進(jìn)行了深入研究，系統(tǒng)分析了不同濃度變化下界面蒸氣壓差差異，并闡明了濃度動(dòng)態(tài)變化下相變遷移過(guò)程的自調(diào)控自適應(yīng)機(jī)制。

在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)建立真實(shí)海浪波動(dòng)下的相變遷移海水無(wú)淡化原位直接制氫理論模型，成功實(shí)現(xiàn)了500小時(shí)以上的穩(wěn)定性。為了進(jìn)一步驗(yàn)證這一技術(shù)的可行性和可靠性，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并研制出了1.2標(biāo)準(zhǔn)立方米每小時(shí)海上可再生能源海水無(wú)淡化原位直接電解制氫漂浮平臺(tái)。在興化灣3級(jí)至8級(jí)大風(fēng)、0.3米至0.9米海浪干擾下，該平臺(tái)與海上風(fēng)電直接對(duì)接，連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行了10天，海水雜質(zhì)離子阻隔率高達(dá)99.99%以上，制氫純度更是達(dá)到了99.9%至99.99%的區(qū)間。

相關(guān)研究成果已于6月21日在《自然通訊》雜志上發(fā)表。

(圖片來(lái)源：攝圖網(wǎng))

技術(shù)價(jià)值觀察

氫能源產(chǎn)業(yè)鏈上游為制氫，包含氫氣制取(主要技術(shù)方式包括煤制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫、天然氣制氫、電解水制氫以及其他工藝制氫)、氫氣純化、氫氣液化等環(huán)節(jié)。

氫能源產(chǎn)業(yè)鏈的中游就是儲(chǔ)存環(huán)節(jié)，主要儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)包括氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)、液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)、固態(tài)儲(chǔ)運(yùn)以及有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)等，涵蓋儲(chǔ)氫裝置、氫氣運(yùn)輸?shù)取?/p>

氫能源產(chǎn)業(yè)鏈下游為加氫及氫的綜合應(yīng)用，涉及到加氫站建設(shè)及設(shè)備，以及交通、工業(yè)、建筑等領(lǐng)域的應(yīng)用。

中國(guó)工程院院士、深圳大學(xué)教授謝和平團(tuán)隊(duì)與東方電氣集團(tuán)團(tuán)隊(duì)合作，首次實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電可再生能源和海水直接電解制氫一體化，并在大海中利用海上風(fēng)電驅(qū)動(dòng)海水制氫。該技術(shù)處于氫能源產(chǎn)業(yè)鏈上游制氫環(huán)節(jié)。

宏觀市場(chǎng)觀察

中日德三國(guó)加氫站建設(shè)領(lǐng)先全球

歐洲方面，德國(guó)在加氫站的建設(shè)一路領(lǐng)先。截至2020年底，德國(guó)擁有100座加氫站，占整個(gè)歐洲市場(chǎng)的50%;法國(guó)有34座加氫站，占?xì)W洲的17%;歐洲其余國(guó)家加氫站建設(shè)僅占?xì)W洲的33%。

亞洲方面，加氫站建設(shè)基本上被中、日、韓三國(guó)包攬了，其中日本在加氫站的建設(shè)領(lǐng)先其余國(guó)家。截至2020年底，日本擁有100座加氫站，占整個(gè)亞洲市場(chǎng)的52%;韓國(guó)有60座加氫站，占亞洲的22%;中國(guó)擁有69座加氫站，占亞洲的25%;亞洲其余國(guó)家加氫站建設(shè)僅占亞洲的1%。

全國(guó)氫能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模

2019年兩會(huì)期間，氫能首次寫(xiě)入我國(guó)政府工作報(bào)告。在十四五規(guī)劃期間，我國(guó)指出要在氫能與儲(chǔ)能等前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革領(lǐng)域，組織實(shí)施未來(lái)產(chǎn)業(yè)孵化與加速計(jì)劃，謀劃布局一批未來(lái)產(chǎn)業(yè)。2017年以來(lái)，我國(guó)布局氫能源的企業(yè)注冊(cè)量逐漸攀升，以廣東省、江蘇省、北京市為領(lǐng)頭。氫能產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)目前已建成加氫站358座，在運(yùn)營(yíng)加氫站245座，覆蓋28個(gè)省份，省份覆蓋率達(dá)82.35%。其中，廣東省以加氫站數(shù)量55座為首。2019年以來(lái)，我國(guó)在運(yùn)營(yíng)加氫站供給能力從3.614千克/天激增至18.88千克/天，供給能力大幅提升。隨著我國(guó)政策的傾斜力度逐漸加強(qiáng)，預(yù)計(jì)到2023年能夠?qū)崿F(xiàn)供給能力25千克/天，在運(yùn)營(yíng)加氫站數(shù)量將達(dá)到300座。

氫能源上市企業(yè)中多數(shù)為國(guó)有

氫能源生產(chǎn)領(lǐng)域依據(jù)企業(yè)的注冊(cè)資本劃分，可分為3個(gè)競(jìng)爭(zhēng)梯隊(duì)。其中，注冊(cè)資本大于100億元的企業(yè)有中國(guó)石油、國(guó)家能源集團(tuán)、中國(guó)石化、寶武集團(tuán)、河鋼集團(tuán);注冊(cè)資本在10-100億元之間的企業(yè)有：寶豐能源、美錦能源、隆基股份、鴻達(dá)興業(yè)、億利潔能等;華昌化工、凱美特氣、東華科技、航天工程、金馬能源等企業(yè)的注冊(cè)資本在10億元以下。

從中可以發(fā)現(xiàn)，頭部企業(yè)多數(shù)屬于中央及地方國(guó)有企業(yè)。從國(guó)內(nèi)氫能源上市企業(yè)的性質(zhì)來(lái)看，氫能源領(lǐng)域中國(guó)有上市企業(yè)不在少數(shù)，其中有多個(gè)屬于中央國(guó)有企業(yè)。

中國(guó)氫能源技術(shù)賽道熱力圖

根據(jù)產(chǎn)業(yè)熱力圖顯示，目前氫能源關(guān)鍵技術(shù)強(qiáng)相關(guān)的城市集群主要集中在華中、粵港澳大灣區(qū)，尤其是廣東省成為重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域。這些城市群已投入大量政策、資金、環(huán)境和人才資源用于氫能源研發(fā)，成為潛在的氫能源技術(shù)發(fā)展中心。根據(jù)熱力圖的分布粵港澳大灣區(qū)有極大的可能性成為氫能源技術(shù)的先導(dǎo)區(qū)域。重點(diǎn)關(guān)注廣東省深圳市福田區(qū)、河南省鄭州市管城回族區(qū)、海南省?？谑旋埲A區(qū)等地的相關(guān)企業(yè)，以及這些地方對(duì)氫能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的投資環(huán)境和潛力市場(chǎng)。

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