2024-2030年中国氢能市场深度调查与投资前景报告

 

第一部分 氢能源简介及氢气的制备     1

[正文目录] 网上阅读：http://www.cninfo360.com/

24小时咨询电话：18811791343（微信）010-62665210  

第1章  氢能源在社会经济中的作用     1

1.1氢能源简介     1

1.1.1氢能源的概念      1

1.1.2氢能源的优点      1

1.1.3氢能源的主要来源      2

1.2制氢技术简介  3

1.2.1概述      3

1.2.2电解制氢技术      4

1.2.3化工重整制氢技术      4

1.2.4热化学分解水制氢技术      4

1.2.5其他新型制氢技术      5

1.3氢能源应用领域简介     5

1.3.1概述      5

1.3.2石油化工工业      6

1.3.3合成氨工业   7

1.3.4冶金和电子工业   7

1.3.5交通运输业   8

1.3.6储能和发电行业   9

1.3.7其他行业      10

1.4国内外氢能源发展现状简介  11

1.4.1国内外氢能源行业发展概况      11

1.4.2国内外氢能源商用化分析   13

1.4.3全球主要国家和地区氢能源开发利用分析      16

 

第2章  低温水电解制氢技术  21

2.1低温水电解制氢技术概述     21

2.1.1水电解制氢技术的原理      21

2.1.2水电解制氢技术的优缺点   22

2.1.3水电解制氢技术的效率分析      22

2.2碱式电解池制氢     22

2.2.1碱式电解池的原理      22

碱性水电解技术最古老、成熟，操作简单，在目前广泛使用。电解水反应是在电解槽中进行的，电解槽内充满电解质，用隔膜将电解槽分为阳极室和阴极室，各室内分别置有电极。由于水的导电性能很小，故用加入电解质的水溶液作为电解液。当在一定电压下电流从电极问通过时，则在阴极上产生氢气，在阳极上产生氧气，从而达到水的电解。理论上说来，铂系金属是作为电解水电极的最理想金属，但在实际中为了降低设备和生产成本，常采用制备简单、成本低同时又具有良好的电化学性能和较好的耐蚀性的镍合金电极。

 

碱性电解液时，会发生如下反应：

 

工业上电解水的电压一般在1.65V-2.2V之问，电流密度1000A/m2-2000A/m2。电解槽是整个系统的核心，结构分单极及双极两种，单极式电解槽中电极是并联的；双极式电解槽中则是串联的。双极式的电解槽结构紧凑，减小了因电解液的电阻而引起的损失，从而提高了电解槽的效率。现在工业用电解槽多为双极式电解槽。为了进一步提高电解槽转换效率，需要尽可能地减小提供给电解槽的电压，增大通过电解槽的电流。减小电压可以通过开发新的电极材料、隔膜材料及新的电解槽结构来实现。

 

单极式电解槽示意图

资料来源：公开资料整理

 

双极式电解槽示意图

资料来源：公开资料整理

 

上世纪五、六十年代我国水电解制氢技术主要是仿苏产品，主要生产厂家为哈尔滨机联机械厂的DY型常压水电解制氢设备，加压双极性压滤式水电解制氢装置的发展是中船重工第七一八研究所在总结以前的科研成果并吸收国内外同类装置优点的基础上研制而成的，从而结束了我国没有加压水电解制氢装置的历史。

 

2.2.2碱式电解池的优缺点   24

2.2.3碱式电解池制氢技术的研究进展      24

2.2.4国内外主要的碱式电解池生产企业   25

2.3质子交换膜电解池制氢  25

2.3.1质子交换膜电解池的原理   25

PEM水电解池工作时，阳极为正极，阴极为负极。

阳极反应：H20一1/202+2H++2e（标准电极电位1．229V）；

阴极反应：2H++2pH。（标准电极电位0v）。

对于电解来说，断路时的电池电动势为：

E - 1.229V。

 

PEM水电解原理示意图

资料来源：公开资料整理

 

PEM水电解池主要由2个电极和聚合物电解质膜组成。质子交换膜与电极呈一体化结构（MEA： membraneElectrodeAssembly），电极反应是燃料电池的逆反应。当质子交换膜水电解池工作时，水通过阳极室循环，并在阳极发生电化学反应分解产生氧气、氢离子和电子，氢离子在电场作用下传过质子交换膜在阴极室内与电子发生电化学重组产生氢气。质子交换膜中的氢离子通过水合氢离子（H+•H2O）形式从一个磺酸基转移到邻近的另一个磺酸基实现质子导电。在膜的两侧，结合有对电极反应具备催化活性的物质。在膜的外侧放置有助于气体扩散和电流收集的金属网（板）或碳板作为扩散层。扩散层的外侧放置便于水流动和气体流出的具备流场结构的流场板或双极板，再外侧放置即接触电极的端板，构成电解单池。

2.3.2质子交换膜电解池的优缺点      26

2.3.3质子交换膜电解池制氢技术的研究进展   27

2.3.4国内外主要的质子交换膜电解池生产企业      28

 

第3章  高温水蒸气电解制氢技术     29

3.1水蒸气电解制氢技术概述     29

3.1.1水蒸气电解制氢技术的原理      29

 

高温蒸汽点解系统示意图

 

高温蒸汽电解制氢系统主要由一次能源系统和固体氧化物电解池系统组成。其工作原理是由一次能源系统输出电能（△G）和高温热能（Q）至固体氧化物电解池系统，固体氧化物电解池在电能和高温热能的作用下，高效的将水电解生成氢气和氧气，在温度为800℃时，理论制氢效率可达50%以上，约是常规水电解制氢总效率的两倍。这是由于固体氧化物电解池的能量来源由两部分构成，电能和高温热能，即：

ΔHΔG+TΔS

其中ΔH为反应的焓变，ΔG为反应的吉布斯自由能变化，T为电解反应温度，ΔS为反应的熵变。而电解所需的电能ΔG随着温度的升高而降低，温度由100℃升至1000℃时电能ΔG在整个所需能量ΔH中的比重由93%降至约70%，从而提高了系统总效率。其次在高温条件下电解使电极极化显著降低，电极活化性能增加、阻抗降低、传质加强，这些因素都有效地减少了电解过程的能量损失。因此，与常规电解方法相比，高温电解低了电能消耗，提高了系统总效率，同时由于采用陶瓷电解质材料也了常规电解的腐蚀问题。

3.1.2水蒸气电解制氢技术的优缺点   30

3.1.3水蒸气电解制氢技术的效率分析      30

3.2固体氧化物电解池的研究进展     31

3.2.1固体氧化物电解池的可逆性原理      31

3.2.2固体氧化物电解池的材料研究进展   32

3.2.3固体氧化物电解池堆的研究进展      34

3.3水蒸气电解制氢技术的产业化进展     35

3.3.1国内外典型的水蒸气电解制氢示范项目   35

3.3.2国内外主要的固体氧化物电解池研究机构      35

 

第4章  甲烷及生物质气重整制氢技术 37

4.1重整制氢技术概述  37

4.1.1重整制氢技术的优缺点      37

4.1.2重整制氢技术的效率分析   37

4.2甲烷重整制氢  38

4.2.1甲烷重整制氢技术的原理   38

4.2.2甲烷重整制氢技术的优缺点      39

4.2.3甲烷重整制氢技术的研究进展   40

4.2.4国内外典型的甲烷重整制氢项目      41

4.3生物质气重整制氢  42

4.3.1生物质气重整制氢技术概述      42

4.3.2生物质气重整制氢技术的研究进展   42

4.3.3国内外典型的生物质气重整制氢项目      43

 

第5章  部分氧化制氢技术      45

5.1部分氧化制氢技术概述  45

5.1.1部分氧化制氢技术的原理   45

5.1.2部分氧化制氢技术的优缺点      45

5.1.3部分氧化制氢技术的效率分析   46

5.2部分氧化制氢技术的研究进展     46

5.2.1国际上部分氧化制氢技术的进展      46

5.2.2国内部分氧化制氢技术的进展   46

5.2.3国内外典型的部分氧化制氢项目      47

5.3新型部分氧化制氢技术介绍  47

5.3.1部分氧化制氢技术与透氧膜的联用   47

5.3.2气电共生技术      48

 

第6章  煤气化制氢技术   50

6.1煤气化制氢技术概述     50

6.1.1煤气化制氢技术的原理      50

6.1.2煤气化制氢技术的优缺点   51

6.1.3煤气化制氢技术的效率分析      52

6.2煤气化制氢技术的研究进展  52

6.2.1国际上煤气化制氢技术的进展   52

6.2.2国内煤气化制氢技术的进展      54

6.2.3国内外典型的煤气化制氢项目   55

 

第二部分 氢气的工业应用      56

第7章  氢气在石油化工工业中的应用 56

7.1氢气在石油化工工业中的应用概述     56

7.2国际石油化工工业发展分析  57

7.2.1国际石油化工工业发展现状      57

7.2.2国际石油化工工业对氢气需求量分析      61

7.2.3国际石油化工工业主要企业分析      62

7.2.4国际石油化工工业中氢气的市场前景      66

7.3中国石油化工工业发展分析  66

7.3.1中国石油化工工业发展现状      66

7.3.2中国石油化工工业对氢气需求量分析      68

7.3.3中国石油化工工业主要企业分析      68

7.3.4中国石油化工工业中氢气的市场前景      69

 

第8章  氢气在合成氨工业中的应用     70

8.1氢气在合成氨工业中的应用  70

8.2国际合成氨工业发展分析     70

8.2.1国际合成氨工业发展现状   70

8.2.2国际合成氨工业对氢气需求量分析   71

8.2.3国际合成氨工业主要企业分析   71

8.2.4国际合成氨工业中氢气的市场前景   73

8.3中国合成氨工业发展分析     74

8.3.1中国合成氨工业发展现状   74

8.3.2中国合成氨工业对氢气需求量分析   76

8.3.3中国合成氨工业主要企业分析   77

8.3.4中国合成氨工业中氢气的市场前景   80

 

第9章  氢气在冶金及电子工业中的应用     82

9.1氢气的还原特性简介     82

9.2氢气在冶金业中的应用  82

9.2.1国内外冶金业发展分析      82

9.2.2国内外冶金业对氢气需求量分析      85

9.2.3国内外冶金业主要企业分析      85

9.2.4国内外冶金业中氢气的市场前景      87

9.3氢气在电子工业中的应用     88

9.3.1国内外电子工业发展分析   88

9.3.2国内外电子工业对氢气需求量分析   90

9.3.3国内外电子工业主要企业分析   91

9.3.4国内外电子工业中氢气的市场前景   91

 

第10章  氢气在交通运输业中的应用     93

10.1氢能源汽车概述    93

10.1.1氢能源汽车的定义    93

10.1.2氢能源汽车的原理    93

10.1.3氢能源汽车的环境效益分析    94

10.1.4氢能源汽车发展制约因素分析 95

10.2全球加氢站建设情况分析    97

10.2.1全球加氢站建设现状 97

10.2.2全球加氢站建设计划 97

10.2.3全球主要地区加氢站建设分析 98

10.2.4全球加氢站建设主要企业分析 98

10.2.5全球汽车企业加氢站建设分析 99

10.3国际氢能源汽车发展分析    101

10.3.1国际氢能源汽车研发现状分析 101

10.3.2各国氢能源汽车鼓励政策分析 102

10.3.3国际上主要国家和地区氢能源汽车发展分析 108

 

第11章  氢气在清洁能源存储中的应用     111

11.1概述       111

11.1.1国际上清洁能源的发展现状     111

11.1.2中国清洁能源的发展现状 113

11.1.3氢气作为清洁能源的储能载体 114

11.2核能与制氢技术的联用       115

11.2.1先进核能反应堆技术简介 115

11.2.2核能与高温水蒸气电解技术的联用 117

11.3风能与制氢技术的联用       118

11.3.1风能与高温水蒸气电解技术的联用 118

11.4太阳能与制氢技术的联用    119

11.4.1太阳能光热和光电技术简介     119

11.4.2太阳能与高温水蒸气电解技术的联用     121

 

第三部分 中国氢能源的发展环境、现状与前景       124

第12章  中国氢能源的发展环境分析 124

12.1中国氢能源行业发展政治环境分析    124

12.1.1中国氢能资源及技术标准分析 124

12.1.2国家和跨国研发计划及政策扶持情况    128

12.1.3中国十四五能源发展规划分析 131

12.2中国氢能源行业发展经济环境分析    139

12.2.1中国GDP增长状况分析   139

12.2.2中国石油价格走势分析    141

12.2.3中国氢能源行业发展社会环境分析 142

12.2.4中国氢能源行业发展技术环境分析 153

 

第13章  中国氢能源的发展现状及前景     154

13.1中国氢能源开发和利用分析       154

13.1.1中国开发氢能源的必要性浅析 154

13.1.2国内氢能利用的优劣势分析    155

13.1.3中国氢能的发展状况分析 157

13.1.4中国加紧氢能开发与利用的技术储备    158

13.1.5中国有能力率先实现氢能源的产业化    159

13.2中国氢能源开发利用的特性分析       160

13.2.1氢能源的利用效率分析    160

13.2.2氢能源利用的安全性分析 161

13.2.3氢能源利用的成本费用分析    161

13.3中国氢能源行业动态分析    162

13.3.1中国企业开始布局氢能源产业链    162

13.3.2氢能经济：商业化之路还很遥远    163

13.3.3国际能源巨头未雨绸缪积极研发    166

 

第14章  上海地区氢能源的发展现状及前景    168

14.1上海市氢能源的发展历史及现状       （ZYLYC）168

14.1.1上海氢能源的发展过程    168

14.1.2上海世博会上氢能源的推广    168

14.1.3上海加氢站基础设施建设 168

14.2上海氢能源的需求和发展前景    169

14.3上海氢能源发展的对策分析       169

14.3.1上海氢能开发利用的要点 169

14.3.2上海氢能源产业的战略发展建议    171