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氫能作為一種新型能源，有來源豐富、綠色低碳、靈活高效的特點。全球氫能應用進展顯著，但氫能產業鏈較長，包括上游制氫、中游儲運、下游終端應用等多個環節，所需技術相當復雜。想要吃到氫能這塊市場蛋糕，我們還有很多難關需要跨越。
上游：制氫技術和成本制約
我國已具備一定的氫能工業基礎，根據氫能產業大數據平臺不完全統計，截至2022年6月，中國氫氣產能超過4300萬噸，位居全球之首。上游制氫技術主要包括三類：化石能源制氫、工業副產制氫、電解水制氫。
國內氫能生產以傳統制氫工業為主，用煤、天然氣等化石能源制得的氫氣約占70%，但這種方法會伴生大量二氧化碳以及硫、磷等雜質。為控制制氫環節的碳排放，化石能源重整制氫需結合碳捕集與封存（CCUS）技術，但目前我國CCUS技術產業商業化仍在積極探索階段。
其次，工業副產制氫約占30%，此辦法能夠實現氫氣的高效利用，但制備規模受限于主產品制備規模，無法進行大規模集中化氫能供應。
被認為是未來最有發展潛力的綠色氫能供應方式——電解水制氫，僅占不到1%。電解水制氫主要有三種技術路線——堿性（AEC）、質子交換膜（PEM）和固體氧化物（SOEC）。
·堿性（AEC）
堿性電解技術是所有路線中最成熟的，也是成本最低的，但關鍵部件隔膜、電極、催化劑仍有很大的技術革新空間。制氫過程中，堿式電解槽的功率要維持在額定功率的 20%以上才能保證氫氣的純度，可再生能源發電一旦減少就會造成浪費，這也制約了AEC電解槽配合可再生能源制氫的應用前景。
·質子交換膜（PEM）
質子交換膜技術是電解水制氫的新興技術，尚處于商業化早期階段。其催化劑只能選用貴金屬，且關鍵部件質子膜、雙極板等依靠進口，成本很高。
·固體氧化物（SOEC）
此技術成熟度不高，電解槽需要選擇穩定性高、持久性好、耐衰減的材料用于配合高溫高濕的工作環境，這也阻礙了SOEC技術大規模推廣運用。
中游：儲存技術與加氫設施建設
作為氫能產業鏈的中游，氫氣儲運和加氫站連接了上游制氫與下游終端的運用。
氫氣儲存技術主要包括高壓氣態儲氫、低溫液態儲氫和固態儲氫，三種儲運方式的成本都比較高，如何提高儲運技術以保證能效性和安全性、如何降低儲運成本是目前迫切需要解決的問題。
加氫站是氫能投入運用的關鍵一環，我國加氫站基礎設施建設也面臨土地審批困難、投資成本大、站內氫氣儲量較少、難以長期投運等問題。
下游：氫燃料電池系統的應用
氫能下游運用以交通、工業、建筑三足鼎立。其中，交通領域是目前氫能運用中，相對成熟的領域。據2060 年中國氫氣需求結構預測，交通領域的氫能需求將達到60%。與交通領域緊密相關的氫燃料電池的技術創新便是重中之重了。
·交通領域
氫燃料電池系統的核心是燃料電池電堆，而燃料電池電堆則是氫能源汽車的核心。國內電堆的關鍵零部件與核心技術方面仍存在短板，例如電堆中的膜電極層三大關鍵材料：質子交換膜、催化劑和氣體擴散層（碳紙），都依賴進口。因此，提高國產材料性能以滿足高性能的使用需求，降低電堆成本是燃料電池汽車商業化的關鍵。
船舶相比氫燃料電池車，氫燃料電池船舶發展較慢。雖然國外船用氫燃料電池技術取得一定突破，但目前的氫燃料電池技術尚未達到大型遠洋船舶對電池輸出功率、續航里程以及使用壽命的要求，所以在應用上，氫燃料電池船舶多為客船，尚無遠洋運輸船舶或其他大型船舶的示范案例。另外，氫燃料電池船舶缺乏相關的標準規范，距離大規模應用仍有很長的路要走。
·工業領域
在工業領域，氫氣作為化工原料，在煉油、煉鋼等領域已有應用，如何用綠氫替代灰氫是下一步工業領域脫碳的關鍵問題。例如煉鋼技術，傳統的高爐煉鐵會伴生大量的二氧化碳氣體。而氫能煉鋼則利用氫氣替代一氧化碳做還原劑，其還原產物為水，無碳排放，綠色環保染。但氫氣原料成本較焦炭更高，且對氫氣存儲要求高，我國普遍運用的高壓氣態儲存技術難以滿足大規模、長距離的要求，所以氫能煉鋼的成本和技術仍有待提高。
·建筑領域
根據國家“十四五”重點研發計劃安排，將對“氫進萬家”社區氫能應用新模式進行探索。在建筑領域，氫氣或將代替、摻入天然氣燃燒供熱，也可安排商業燃料電池熱電聯供設備。
目前，小型氫燃料電池熱電聯供系統目前已在歐美、日本實現商業化應用，國內還需提高相關技術，以適應燃料電池熱電聯供從電力、熱管理到零部件的要求。再者，氫氣的價格過高，發展氫燃料電池熱電聯供系統的成本較高。最后，國內的氫燃料電池熱電聯供系統還處于早期發展階段，氫燃料電池熱電聯供不管是政策支持還是市場接納度、人才儲備都相對缺乏。
總結
發展氫能是實現“雙碳”目標的必然選擇，未來市場綠氫有著豐富的應用場景。氫能的大規模商業化推廣是一個自上而下的過程，在這個過程中，需要政府的政策、到行業標準規范，再到關鍵技術突破的協同發力。我們相信在不久的將來，氫能產業能夠高速擴展，氫能時代正在到來！
