巴黎气候会议之后，人类在应对气候变化的问题上再一次团结起来。低碳，环保已经成为了这个时代最受关注的主题。世界各国也在陆续推出自己的碳达峰，碳中和时间表。提出各自的新能源替代计划。可以预见，未来的十至二十年，新能源一定是最火热的赛道。
从生态性来讲，氢能是最理想的能源。通过电解水可以产生氢气和氧气，氢气和氧气发生反应再生成水。全程没有任何多余的温室气体排出。水更是地球上最不稀缺的物质。氢能作为绿色低碳，清洁高效的一种新能源，未来有着巨大的发展潜力。
氢能产业链主要包括上游制氢，中游氢储运、加氢站，以及下游市场应用。目前来看，其主要应用场景分布于交通业、工业、发电以及建筑领域。
1 制氢
制氢的方式主要包括化石燃料制氢、工业副产品制氢以及电解水制氢三种。化石燃料制氢作为传统的制氢方法，目前仍是世界以及我国的主要制氢方式。根据消耗的化石燃料不同，进一步分为煤炭制氢、石油制氢、甲醇制氢等。由于化石燃料制氢过程中仍会排出二氧化碳等温室气体，所以化石燃料制氢不能算作一种清洁的制氢方式。
工业副产品制氢指将富含氢气的工业尾气作为原料，回收提纯制氢。主要有氯碱工业副产气、焦炉煤气、轻烃裂解副产气。工业副产气制氢的最大优势在于无需额外的资本投入和化石燃料投入，在成本和减排上有显著优势。
电解水制氢是在直流电下将水分子分解为氢气和氧气。该技术是目前最有发展潜力的绿色氢能生产方式，特别是利用可再生能源进行电解水制氢是目前众多氢气来源方案中碳排放最低的工艺，与全球低碳减排的能源发展趋势最为一致。
目前电解水制氢主要有3种技术路线：碱性电解（AWE）、质子交换膜（PEM）电解和固体氧化物（SOEC）电解。其中碱性电解水制氢技术相对最为成熟、成本最低，更具经济性，已被大规模应用，缺点是产气的时候需要脱碱，并且需要稳定的电源。PEM电解水制氢技术已实现小规模应用，且适应可再生能源发电的波动性，效率较高，发展前景好，不过需要使用稀有金属铂、铱等，成本较高，供应链局限大。。固体氧化物电解水制氢目前以技术研究为主，尚未实现商业化。
2 氢气的储存和运输
氢的存储运输是连接氢气生产端与需求端的关键桥梁。根据氢气的储存状态可将储运方式分为气态储运、低温液态储运、有机液态储运和固态储运等。
目前，高压气态储氢、低温液态储氢已进入商业应用阶段，而有机液态储氢、固体材料储氢尚处于技术研发阶段。气态储氢具有成本低、能耗低、操作环境简单等特点，目前发展相对成熟、应用较广泛的，但在储氢密度和安全性能方面存在瓶颈。低温液态储氢是先将氢气液化，然后储存在低温绝热容器中，成本较高，制冷能耗大。有机液态储氢由于其存储介质与汽油、柴油相近，可利用已有基础设施从而降低应用成本，备受业界青睐。相较于气态储氢和液态储氢，固态储氢在储氢密度和安全性能方面的优势更为突出，是未来实现氢能高效、安全利用的重要方向。
在氢气运输方面，根据储氢状态的差异分为气态输送、液态输送和固态输送，气态和液态为目前的主流方式。气态输送适合短距离城市内配送。液态输送适合国际、长距离、规模化输送。固态输送目前尚在实验阶段。由于我国目前氢能产业处于发展初期，氢能市场规模较小，且氢能示范应用主要围绕工业副产氢和可再生能源制氢地附近，因此多采用长管拖车运输，这也是当前较为成熟的运输方式。
3氢能的应用场景
目前氢能的成本较高，使用范围窄，氢能应用处于起步阶段。氢能源主要应用在工业领域和交通领域中，在建筑、发电和发热等领域仍然处于探索阶段。
交通领域是目前氢能应用相对比较成熟的领域。从专利申请看，2021年交通领域的氢能技术应用专利申请15,639件，占氢能下游技术应用的71%。
氢燃料电池汽车是交通领域的主要应用场景。燃料电池汽车产业尚处于起步阶段，技术、成本和规模是主要的门槛。与纯电动汽车和传统燃油车相比，燃料电池汽车具有温室气体排放低、燃料加注时间短、续航里程高等优点，较适用于中长距离或重载运输，当前燃料电池汽车产业政策也优先支持商用车发展。现阶段国内氢燃料电池车以客车和重卡等商用为主。根据国际氢能协会分析，燃料电池汽车在续航里程大于650公里的交通运输市场更具有成本优势。由于乘用车和城市短程公共汽车续航里程通常较短，纯电动汽车则更有优势。燃料电池汽车未来发展空间广阔。相比纯电动车型，燃料电池车克服了能源补充时间长、低温环境适应性差的问题，提高了营运效率，与纯电动车型应用场景形成互补。
4氢能未来展望
随着世界能源格局的深刻调整，氢能清洁、高效、来源广泛以及可再生等特点，已成为各国未来能源战略的重要组成部分，近年日本、美国、欧盟智利、澳大利亚等纷纷出台氢能战略规划，抢占发展制高点。我国也在2019年首次将氢能源写入《政府工作报告》。2022年3月，国家发展改革委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》以实现“双碳”目标为总体方向，明确了氢能是未来国家能源体系的重要组成部分。氢能产业上升至国家能源战略高度。
随着政策激励，技术完善，短期来看，氢能将在交通运输领域，氢燃料电池汽车领域得到规模运用。长期来看，随着行业脱碳进程、政策支持力度、技术成熟度的提高，工业领域有望成为氢能应用的第一大领域，围绕制氢、储氢、加氢、用氢等全产业链的布局也将会逐步形成。
