1、氢燃料电池技术在中国的开发和应用进展报告聚焦全球挑战解洪兴*彼得 奥克森（Peter Oksen）*郭星星*何新*边悦*中关村创蓝清洁空气产业联盟，北京*WIPO GREEN，日内瓦联合国开发计划署（UNDP）驻华代表处王婉伊和中国佛山环境与能源研究院王子缘对本文亦有贡献2内容提要氢能作为一种能源形式和储存介质，在气候变化和环境影响方面具有重要的潜在优势。然而，目前利用的氢能几乎完全基于化石燃料，因此不是气候中性或有益于应对气候变化。绿色氢气生产取得了重大的技术进步，但其成本仍然高于基于化石燃料的氢气生产。氢能使用技术也正在开发中，但可实现规模化的技术却寥寥无几，因此，氢能作为一种清洁能源在很

2、大程度上仍然属于未来的技术。然而，由于氢能具有巨大的吸引力，在全球范围内，许多政府制定了氢能开发计划，并与私营部门携手对氢能的研究与开发进行了大量投资。在中国，氢能和燃料电池预计将为实现 2060 年国家碳中和的官方承诺发挥重要作用，并已被纳入多项经济发展计划和政策。中国制定了 100 多个规范氢能生产和使用的标准，这是实现规模化的重要先决条件。近年来，该领域的创新发展突飞猛进，这反映在目前中国的专利申请在全球占领先地位。中国的多个省级政府和工业城市集群已在着手实施雄心勃勃的计划，以发展和促进氢能在交通运输（特别是重型和长途运输）和工业中的应用。尽管氢能的规模化和主流化面临着技术和经济性障碍，

3、但有明显的迹象表明，氢能的潜在优势具有巨大的吸引力，政治意愿和经济手段都已到位，使氢能成为其他新能源和可再生能源的重要补充。导言氢能在许多国家、研究机构和公司的政治和创新议程上占有重要地位。它是一种用途十分广泛的储能介质，在促进向碳中和能源转型中具有巨大潜力。目前，氢能主要来源于化石燃料，规模化使用氢能的技术和经济挑战仍然相当大。本报告概述了当前国际上的氢能和燃料电池技术趋势，并重点回顾了氢能和燃料电池在中国这个全球最大应用市场的进展。近年来，中国积极推动氢能技术的研究和开发（研发）、示范和商业应用。本报告对当前中国氢能和燃料电池发展的政策、规划、标准、专利、试点项目和示范活动进行了解析。3氢

4、能和燃料电池技术国际趋势和潜力氢能作为储能介质的优势氢能作为一种能源在全球范围内的发展正在加快，并在商业和政策上得到大力推广。有多项技术可以发挥氢能的优势。然而，为了使氢能在经济上具有吸引力，需要对其进一步开发和规模化（IEA，2019）。这就为评估氢能作为能源和储能介质在未来所发挥的作用带来了不确定性。氢是一种无色无味的气体，是地球上和宇宙中含量最多的元素。它的能量密度高，可与氧气燃烧并产生热能，剩余物质为水，因此它是一种燃料，在最终使用过程中没有二氧化碳（CO2）或其他有害的气体排放。例如，在交通部门，这可以帮助改善大城市的空气质量。它是一种潜在的清洁和可无限供应的能源，也被用于许多化学和

5、其他行业。遗憾的是，在自然界中不存在氢单质，因此必须通过生产才能得到氢气。1清洁和会产生污染的氢气：绿色、灰色、棕色和蓝色目前生产的氢气有95%以上来源于化石燃料，其中天然气是最主要的来源。全球开采的约6%的天然气和2%的煤炭被用于生产氢气（IEA，2019）。天然气是最便宜的氢气来源，蒸汽甲烷重整（SMR）是最常见的生产方法。这通常被称为灰色氢气。该工艺在700摄氏度至1100摄氏度的温度下进行，需要消耗大量能源。此外，其副产品包括二氧化碳和其他温室气体。生产一吨氢气可能会产生超过9吨的二氧化碳，这接近于汽油燃烧所产生的排放水平（一公斤氢气的能量相当于一加仑汽油，后者的二氧化碳排放量约为9公

6、斤）（Rapier，2021）。煤的气化在一些国家是一种广泛的氢气来源，通常被称为棕色氢气。煤炭利用水和热量产生合成气，这是一种二氧化碳、一氧化碳、氢气、甲烷和乙烯的混合物。这种已延续了数百年的工艺会产生大量污染物，所生成的物质通常被称为“城镇燃气”（Farmer，2020）。1 不同于石油、煤炭、风能或太阳能，氢气不是一次能源，而是更类似于电力等能源载体或介质。在本报告中，我们不赘述这一区别，因为它不会产生任何实际影响。因此，我们把氢既作为一种能源，也作为一种储存介质。目前，氢气生产所产生的二氧化碳排放量相当于印度尼西亚和英国排放量的总和（IEA，2019）。因此，目前的氢能利用没有实现碳中