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1、2024德國萊茵TV氫能及燃料電池全產業鏈白皮書10全球氫能及燃料電池產業概況1 1Chapter目錄4.4 儲氫4.4.1 概述4.4.2 技術路線4.4.3 發展趨勢4.3.4 車載儲氫瓶4.3.5 閥門4.5 運氫4.6 加氫4.7 氫能應4.8 燃料電池4.8.1 概述4.8.2 技術路線4.8.3 發電系統4.8.4 發動機4.8.5 電堆4.8.6 膜電極4.8.7 雙極板939394991001101171311602062102182292382072 2Chapter中國氫能及燃料電池產業概況18氫能及燃料電池市場調研273 3Chapter氫能及燃料電池全產業鏈發展機遇與挑

2、戰Chapter4 4354.1 氫能及燃料電池全產業鏈4.2 氫能及燃料電池全產業應場景4.3 制氫4.3.1 制氫技術路線4.3.2 電解制氫系統4.3.3.1 概述4.3.3.2 市場趨勢4.3.3.3 技術路線4.3.3.4 發展趨勢4.3.3.5 技術要求4.3.3.6 安全風險4.3.3.7 法規及標準4.3.3.8 機遇與挑戰4.3.3 電解槽363740424344454647505142TV萊茵氫能及燃料電池全產業鏈解決案253Chapter5 5品質堅守 安全為本“氫能質勝之道”258Chapter6 649246205氫能業領袖瞻268Chapter7 741在全球候變化

3、和能源轉型的背景下，氫能作為種清潔、效、可再的能源載體，正逐步成為推動能源結構變、實現碳中和標的重要量。氫能產業的發展對于全球能源結構的轉型升級、應對候變化具有重要意義。氫能以其零碳排放、熱值、易儲運等優勢，被泛認為是未來能源體系的重要組成部分。隨著技術的進步和成本的降低，氫能有望在業、交通、建筑等多個領域實現泛應，推動經濟社會的可持續發展。氫能全產業鏈包括氫制備、氫儲運和氫應三個主要環節。其中，氫制備是氫能產業的基礎，主要包括化燃料制氫、業副產氫、電解制氫等多種式；氫儲運是連接氫制備和應的橋梁，包括壓態儲運、液態儲運、固態儲運等多種技術路線；氫應則是氫能產業的價值體現，涉及交通、業、電、建筑

4、等多個領域。前，氫能產業正處于快速發展階段，技術創新是推動產業發展的重要動。在氫制備，電解制氫技術正加速迭代升級，與國際前沿平的差距逐步縮；在氫儲運，壓氫儲運技術持續向容量向升級，同時管道輸氫、液氫、固態儲運等技術研發也在加速推進；在氫應，燃料電池汽車、氫能發電站、氫能化等應場景不斷拓展，為氫能產業的發展提供了闊的市場空間。隨著全球對清潔能源需求的不斷增長和氫能技術的不斷進步，氫能產業的市場前景分闊。預計未來年，全球氫能產量將持續增長，市場規模將不斷擴。在中國市場，隨著“3060”雙碳標的提出和氫能產業政策的逐步落地，氫能產業將迎來爆發式增長期。盡管氫能產業發展前景闊，但仍臨諸多挑戰，如技術成

5、熟度不、成本昂、基礎設施建設滯后等。同時，氫能安全的監測與管控也臨著巨的挑戰，規范化和市場化發展不，國內標準與國際標準接軌不，限制我國產品在國際市場的競爭。TV 萊茵已布局氫能產業多年，持續關注產業現狀以及未來發展趨勢，發布氫能及燃料電池全產業鏈書，全剖析氫能產業的各個環節，從上游的氫制備、中游的氫儲運加，到下游的氫能應，深淺出介紹了氫能及燃料電池全產業鏈的產業現狀、技術路線、發展趨勢、市場應、出海要求及臨的挑戰與機遇。本書將是氫能領域企業進全球各地市場的具冊，為綠氫產業規模商業化應提供指引。氫能就是未來，我們相信，在各共同努下，氫能產業將迎來更加美好的明天，為實現全球能源結構轉型升級和應對候

6、變化作出重要貢獻。我們期望通過這份書，為氫能健康有序的發展貢獻我們的量。李衛春李衛春德國萊茵TVTV全球電電產品服務副總裁兼中華區太陽能與商業產品服務總經理前言3氫天地萬物，差別萬千，其實都是由100多種元素組成，氫為元素之，是宇宙中含量最多的元素，構成宇宙質量的75%。約在130多億年前，宇宙爆炸后成了中和質，這些粒進步結合，先形成了氫原。氫是宇宙中最早出現的元素之，也是宇宙中最基本的構成單元。氫是恒星的主要成分，恒星的核聚變過程主要是將氫轉化為氦，并釋放出巨的能量。這個過程是宇宙中所有恒星能量的來源，推動了宇宙的演化和發展。除了氫之外，宇宙中的其他元素多是通過恒星內部的核聚變反應或超新星爆

7、炸等過程形成的。氫在這些過程中扮演了重要的，是元素合成的基礎。同時，氫也蘊含著宇宙最初的能量，從遠古時代類鉆取，到第次業命使煤油代替，到現在向低碳零碳，們獲取能量的過程是個脫碳的過程，類了約150萬年去尋找可以為所的終極能源載體，這個能源載體“氫”莫屬。45氫元素氫是種化學元素，位列元素周期表的第位。氫的結構簡單只由個質和個電組成。氫的英為Hydrogen，來源于希臘語，在希臘語中Hydro意為，genes意為形成。根據洛斯阿拉莫斯國家實驗室的數據，宇宙中氫原數量占所有原數量90%以上。在地球上，氫的含量要少得多。如果按原數量算，氫約占到地球總原量的17%，看起來不少。但因為氫很輕，所以按質量

8、算，氫只占不到1%，在地球上游離的氫是分罕見的，但由于氫獨特的化學性質，它乎能與所有其他元素發化學反應，因此中，泥中，油，動植物體中等都含有量的氫元素，氫是地球上最豐富的元素。原序數（原核中的質數）：1原符號（在元素周期表上）：H原量（原的平均質量）：1.008常溫常壓下的狀態：體氫在然界中存在的同位素有：氕（pi）（氫1，H）氘（do）（氫2，重氫，D）氚（chun）（氫3，超重氫，T）氫通常的單質形態是氫，由兩個氫原組成，是最輕的體。兩個氫原靠近到定距離時就會成鍵，由此形成的 H2 分兩個分氫原的能量低，在然界中，系統總是趨向于處于能量最低的狀態，平衡距離下，成鍵最強，能量最低。質電+-+

9、排斥吸引-常溫常壓下的氫，味，毒，在標況下（0和個標準壓），密度為0.08987 kg/m3，是世界上最輕的物質。氫分擴散速度很快，并具有很的導熱性，其導熱能是空的7倍。夠低溫可以變為液態，液態氫是透明的液體，固態氫是雪花狀固體。氫不易溶于液體，在溫壓的條件下，對鋼材結構有強烈的破壞作，具有強的滲透。溫下?；钴S，可與氧反應形成，與屬反應、鹵族元素反應形成酸，與活潑屬反應成固態離氫化物。具有還原性，可參與很多還原反應。氫氣的理化性質6氫氣分量熔點沸點臨界溫度（K）臨界壓（MPa）2.016-259.34-252.87 32.9733.11.29熱容（Cp）（kJ/(kg.K)）粘度（mPa.s）

10、導熱系數W/(m.K)汽化熱（kJ/kg）標準狀態密度（kg/m3）14.300.0100.1289445.60.08987氫氣應用的第一性原理7氫-熱：氫氣燃燒 與氧結合 2H2+O2點燃2H2O氫-電:氫氧電化學反應 2H2+O2催化劑2H2O電-氫：水電解制氫 2H2O 催化劑2H2+O2合成化合物 合成氨 合成甲醇CO+2H2 CH3OH做還原劑 還原鐵:Fe3O4+4H2 加熱3Fe+4H2O 還原多晶硅SiHCl3+H2 溫Si+3HClSiCl4+H2 加熱Si+4HCl氫脆氫蝕 氫脆:氫原進鋼晶格中 氫蝕：Fe3C+2H2 3Fe+CH4H23H2+N2 催化劑2NH3溫壓氫氣

11、的基本特性參數8標況下各種能源參數對性質氫氣（氣體）甲烷（氣體）甲醇（液體）汽油（液體）鋰離子電池化學式H2CH4CH3OHCxHy(x=412)含鋰化合物分量2.01616.04332.04約107.0標況密度(kg/m3）0.089870.668791751質量能量密度(kJ/g)142.35155.522.743.070.361.08體積能量密度(kJ/L）12.839.7928,667.734,500720-1,080燃燒熱(kJ/g)(低熱值）119.9350.0222.644.5最點能量（mJ）0.0190.290.24燃燒速度(m/s)2.910.450.52 15年10-15年

12、5-10年3-5年 3年29前氫的成本在關鍵環節，均有瓶頸。制氫：綠氫制備技術，尤其是可再能源電解制氫技術，成熟度較低，導致成本較；儲氫：固儲，液儲和儲各有技術、能耗和安全的瓶頸，成本難以降低；運氫：長管拖車運輸效率低以及輸氫管道建設成本是主要瓶頸。三分之的受訪者都認為，未來1-3年，的技術會有明顯突破；其次，固態儲氫、壓態儲氫等技術，都被家看好，會有所突破。前全世界各國都在提電解效率取得了突破，例如電解槽效率的提升等，這讓們對電解制氫的前景信滿滿。雖然前質交換膜等燃料電池核材料被國外商壟斷，但我國科研員正不斷取得相關領域的突破。預計到明年，屬雙極板等部件可完全國產化。這些成果都為氫燃料電池規

13、模商業化產儲備了技術基礎條件。1.2%5.5%6.1%6.4%9.7%10.6%21.6%24.9%33.1%34.7%38.3%41.3%66.6%其他循環泵壓縮機壓裝置安全閥加氫機儲氫容器有機液體儲氫運氫技術電解槽壓態儲氫固態儲氫電解制氫1.5%5.8%11.2%12.5%15.2%19.5%21.0%34.7%49.5%59.3%69.9%其他增濕器空壓機氫濃度傳感器DC/DC變換器氫噴閥/氫衍射器氫循環系統碳紙/擴散層雙極板催化劑質交換膜300.9%13.4%14.9%20.7%50.2%其他，請注明陰離交換膜電解(AEM)技術路線溫固體氧化物電解槽(SOEC)技術路線堿性電解(ALK

14、)技術路線質交換膜(PEM)電解槽技術路線19.1%21.9%25.8%33.1%有機液態低溫液態壓態固態儲氫前電解制氫技術路線中，電解技術因其效率、純度、良好的靈活性和模塊化被超過半的受訪者認為是最具前景的技術。固態儲氫是未來1-3年內最被看好的種儲氫技術，其例略于液態和態儲氫。31中國95.4%韓國19.5%本51.4%澳利亞7.9%德國29.2%美國36.2%加拿10.3%意利1.5%英國3.6%法國5.2%東歐3.6%北歐10.0%西歐6.1%東南亞4.9%中東8.5%洲3.3%南美2.7%其他0.6%32九成以上的業內都把作為他們最看好的氫能及燃料電池應市場，其次是。四分之三的受訪者

15、認為，未來氫能最泛的應場景是交通，包括公路運輸，鐵路，船舶等；其次是業和儲能，例如電領域的氫儲能，燃輪機，商/戶，建筑領域的熱電聯供等。76.0%10.6%8.8%50.8%50.5%43.2%34.7%17.0%7.9%0.6%交通工業儲能航天航空商業農業醫療戶用其他331.2%4.9%27.1%66.9%不確定般重要常重要企業對氫能及燃料電池產業核關注點依然是安全性。氫能及燃料電池技術的持續創新與發展，是確保全產業鏈安全性和質量的關鍵所在，也是推動全產業鏈實現可持續發展的基。因此，九成以上的受訪者普遍認為，第三檢測認證機構在推動氫能及燃料電池全產業鏈健康、可持續發展的過程中扮演著關重要的。

16、通過確保產品符合相關標準和規范，不僅為企業進標市場提供了重要依據，更在保障戶安全和利益發揮著關鍵作。同時，它們通過公正、透明的檢測認證服務，幫助建業內的信任機制，顯著增強了消費者和投資者對氫能相關技術的信，為市場的健康發展奠定了堅實基礎。4.9%5.5%9.1%10.6%25.8%43.8%標準政策質量技術成本安全34Chapter德國萊茵 TV 氫能及燃料電池全產業鏈書4 4制 氫儲 氫運 氫加 氫商用車乘用車軌道交通船 運航 運傳統制氫綠制氫工業領域電力系統液態儲氫態儲氫固態儲氫SOEC液態運氫態運氫固態運氫液氫加氫站壓氫加氫站體化加氫站AEM PEM ALKSOFCPEMFCPAFCMC

17、FCAFC364.2 氫能及燃料電池全產業鏈應用全景圖產業細分領域趨勢總結分析氫能制氫前全世界制氫產量前五的國家：中國、美國、加拿、德國、本中國：計劃2030年實現制氫5,300萬噸，2060年達到13,000萬噸，中國成為全球制氫量最的國家海外：美國到2060年達到5,000萬噸，排名全球第未來環保低能耗能源開發及綠氫制取利用是全球能源共識和趨勢儲氫中國：儲氫能35MPa為主；計劃2025年實現儲氫能為70MPa的業標準海外：70MPa應為常態，在儲氫材料及能上繼續探索提高儲氫能力和規范國際儲氫技術標準，更利于全球能源轉型及氫能在燃料電池汽車及其他領域應用運氫中國：以態長管拖車運輸為主海外：

18、液態槽車運輸為主未來，隨技術成熟，能耗及成本降低，液態氫槽車和有機載體是最適合的運輸式，未來全球主流應趨勢未來，全球運氫主要以安全運輸、低成本運輸、大容量運輸和大半徑運輸的方向發展中國主要向海外學習液態氫槽車等運輸式加氫中國：加氫站從固定式向固定式站+移動和撬裝式向發展，加氫站數量2030年實現5,000個海外：采固定式向固定式站+移動和撬裝式加氫站向發展；美國計劃完成5,600個加氫站，本1,000個，德國300個未來，全球以布局加氫網點及便捷式加氫站為發展方向燃料電池燃料電池中國：2023年中國氫燃料電池電堆出貨量為2,932MW,2027年將增長到30,342MW，復合年增長率超90%海

19、外主要代表國家為美國、德國、法國、英國、荷蘭、本等未來隨燃料電池技術成熟及成本下降，燃料電池將成為主要動系統因燃料電池效率，環保污染，符合全球低碳可持續發展戰略路線，未來有望取代燃油等傳統動力系統燃料電池應中國：截2024年6燃料電池車應21,267輛，主要為商車；計劃2030年，燃料電池車發展超100萬輛海外：韓國、本計劃2030年燃料電池車分別達到100萬輛和80萬輛其它領域：中國及海外在鐵路、船舶、航空等領域處于測試階段全球將以燃料電池為核動，推動燃料電池在新能源車應和發展38產業細分領域趨勢總結分析氫能制氫前主流電解制氫技術為堿性電解制氫堿性電解槽設備是短期電解槽設備應趨勢海外制氫技術

20、優于中國，制氫技術多注重環保低碳儲氫中國：以壓態儲氫技術為主，儲氫易泄露；儲氫瓶以35MPa技術為主海外：低溫液態儲氫技術為主，雖然成本，但不易泄露；態儲氫壓普遍實現70MPa，儲氫環節各設備技術成熟其他儲氫設備如閥門、壓釋放裝置、傳感器技術以更性能，耐久性及安全性等為發展標中國儲氫環節技術落后于歐美國家，設備多依賴進口，缺乏主研發產能，核技術封鎖，因此還需增強技術研發投全球儲氫產業屬于發展階段，各國技術及合作未實現開放運氫中國：運輸范圍，半徑150公海外：運輸量和運輸半徑，為3,000-4,000公運輸半徑的槽車及有機載體等運輸技術成為未來主流趨勢，中國會新增此類技術應，海外此類技術將會得到

21、普及運輸半徑及運輸量是未來氫能運輸的主要技術式，此類運輸覆蓋范圍，隨加氫站建設增多，此類運輸方式優勢更為凸顯加氫中國：加氫為35MPa，70MPa因擔心安全問題暫不推廣，其它設備壓縮機、自產排量不足，儲氫罐、閥門及壓力釋放裝置技術均不成熟，未實現規?；a海外：整體技術較為成熟，加氫70MPa普遍應用，其他設備技術成熟地稀缺、建設成本等因素是加氫站建設前主要難點，成本較導致加氫站建短期內難以實現盈利海外起步早，經過30多年的氫能探索發展，技術成熟，加氫站技術以德國、日本及美國為代表，未來全球加氫站技術圍繞提加氫站低能耗、控制穩定性和安全性等向發展燃料電池燃料電池中國：以質交換膜燃料電池技術為主，

22、但質交換膜、催化劑等關鍵材料及零部件都依賴于進海外：技術領域成熟，具有主研發及規?；a能前中國除個關鍵材料落后于國際先進平，在業發展和應國內已趕上國際先進平全球產業鏈配套不完善，從上游制、儲、加到下游燃料電池應國內外都處于初期階段，產業不成熟導致難以規范推進整體行業發展燃料電池應中國：在商車及分布式電源領域應，乘車技術處于起步階段，技術成本，其它領域如交通軌道有所突破海外：商、乘及分布式電源應相對泛，全球未來普及在商車、乘車、分布式電源及其它領域推應，代替傳統動技術雖然當下燃料電池車運還法實現任意地點進加氫等配套服務，但未來燃料電池在交通及航運領域是主要發展趨勢394.3 制氫煤炭化燃料制氫天

23、然物質電解物質制氫暗發酵化光發酵太陽能熱化學循環分解制氫電解光解光電共解業副產氫其他碳捕獲和儲存（CCS）碳捕獲和儲存（CCS）天然氫開采白氫：指天然存在于地殼中的氫氣。它不需要原料制取，而是自然產生綠氫：通過可再生能源制造的氫氣，生產過程中，完全沒有碳排放藍氫：氫指的是在灰氫基礎上，結合CCS技術，以降低碳排放強度而制取的氫氣灰氫：通過化石燃料制取的氫氣，生產過程中會有二氧化碳等排放焦化化蒸汽重整部分氧化熱重整氫作為種清潔能源，根據不同的產式和碳排放平，被分為灰氫、藍氫、綠氫以及氫，綠氫是有太陽能，風能等可再能源獲得，事情全球能量轉型的發展重點，值得提的是新發現的天然氫，稱之為氫或氫，被科學

24、（Science）雜志列為2023年度科學突破之，成為2023年最重的科學發現，是氫能未來發展趨勢之。41種將電能直接轉化為化學能的過程，通過將直流電流通中，使分發電解反應，將分解成氫和氧。電解的設備主要包括電解槽、制氫電源和分離純化等BOP系統組成。其中，電能到化學能的轉化在電解槽內進。電解制氫是最清潔、最可持續的制氫式，但是前受制于較的成本難以規模運。制氫電源電解水制氫系統循環系統電解槽液分離系統純化系統控制系統42從全球來看，前電解制氫應占較低，不1%，主要以天然、煤炭等式制取氫。但隨著電解制氫技術的發展及應范圍的擴，預計到2050年全球電解制氫量占達到約60%，中國占約70%（樂觀）。

25、電解制氫前在國內市場主要制氫式，國外市場美國、德國、加拿、本等國家電解制氫相對成熟，應泛，前電解制氫主要問題在于成本較，未來隨著電價降低，電解制氫的成本有望降低。預計2025年之后，伴隨新能源發電占的持續提升，通過富裕部分的超低新能源電價（0.1-0.2元/kWh），可將電解制氫的成本下降20元/kg以下，預計到2040年后可下降10元/kg以下。電解水制氫 1%其他制氫方式99%30%40%60%70%全球占比（保守）中國占比（保守）全球占比（樂觀）中國占比（樂觀）信息來源：中國化研究院、北極星氫能、國際氫能43以氫氧化鉀、氫氧化鈉溶液作為電解質，在30%堿性濃度溶液中進電解反應，整個系統需

26、要配合電解槽反應要求，包括堿液濃度調配，以及溫度控制等。陰離交換膜結合堿性以及PEM電解槽優勢，既保留了PEM的優勢同時降低制氫成本，也是未來具有潛質的技術路線之。固體氧化物電解即溫電解制氫技術，反應溫度在6001000，電能消耗低，但采陶瓷藝且熱均勻分布難度，難以加積的組件。PEM 電解稱為固體聚合物電解質電解，其中膜具有阻，傳導質性好等優勢，使得槽制氫純度，配合槽體的BOP部件少，因此系統集成度。4444制氫技術類型所處階段技術應用現狀技術發展趨勢應用未來主流試驗研發國內國際國際和國內國內國內外前主流應國外前也轉向堿性電解制氫技術堿性制氫技術成本最低，國內90%項采該技術海外此前以PEM為

27、主，近兩年為降本也逐步轉堿性路線，預計未來的規?；娊庵茪湟詨A性為主PEM對可再能源適應性好、響應速度快，且不會環境有污染，但國內PEM的質交換膜依賴進(杜邦)、且需使銥，鉑等貴屬，成本極國外國內外占有率逐步增加部分應國內外技術不成熟，未實現規模商業市場應具有離電導率和強耐堿特性并存的陰離交換膜研發難度較，前已有產品推出，但沒有做到規模應國外沒有投市場應已有產品推出，但沒有做到規模應45制氫系統，擁有錯綜復雜的結構設計與多樣化的操作環境，同時承載著介質度易燃易爆的固有風險，氫和助燃物質混合達到爆炸（轟炸）極限，爆炸（轟炸）產的沖擊波，熱輻射和碎，會對周圍的環境和產危險，使得其失效機制顯得尤為錯

28、綜復雜，旦失效，后果往往極為嚴重。因此，確保制氫系統的安全性，不僅是國內亟待解決的難題，也是全球共同臨的嚴峻挑戰。泄漏和滲漏、與燃燒有關的危險因素、與壓有關的危險因素、與溫度有關的危險因素、理危害等都是我們主要關注的問題。氫純度氧純度電流密度能效產氫速率直流單位能耗交流單位能耗啟動特性（冷，熱）耦合性能電化學性能化學穩定性熱穩定性體兼容性抗氫脆和氫腐蝕耐環境化性機械強度阻燃氫安全壓容器防爆分區電安全機械安全功能安全電磁兼容安裝法規運輸安全溫濕度海拔雪鹽霧地震風沙壽命的驗證冗余設計故障預測與健康管理設備及材料選型鄰苯甲酸酯多環芳烴重屬短鏈氯化蠟阻燃劑全氟及多氟烷基化合物關注物質候選清單動態響應4

29、6氫是種極易燃燒和爆炸的體。氫典型的事故種類分為泄露，擴散，爆炸，災等。常態下氫在空中的燃燒極限為4-75.6%。泄露/擴散/爆炸危害當電解制氫系統中的氫發泄露，并于空混合達到相應濃度范圍時，遇到明，電花等點源時，就會發燃燒，爆炸等危險現象。這種爆炸不僅威巨，還可能引發連鎖反應，導致更嚴重的災和爆炸事故?；馂奈：淙紵蛘弑ê鬄?，對周圍環境和員造成傷害，以及氫焰產的熱輻射能量很，暴露在焰熱輻射中會導致嚴重損傷。超壓風險系統壓超出設計范圍，對液分離裝置造成過負荷，增加設備損壞和災爆炸風險負壓風險系統運不穩定可能產負壓，對設備結構造成損壞壓力不平衡氫氧側壓差過，導致液位差變化，造成氫和氧的混合A

30、TEX指令將電解制氫設備分為三個類別，根據安裝設備的保護平，分別是：類別1（Category 1）常的防護平類別2（Category 2）防護平類別3（Category 3）正常的防護平同時，危險區域被劃分為不同的區域，例如：0區：爆炸性體環境連續出現或長時間存在的場所。1區：在正常運時，可能出現爆炸性體環境的場所。2區：在正常運時，不可能出現爆炸性體環境，如果出現也時偶爾發并且僅是短時間存在的場所。電解制氫系統中電解液有時使強堿溶液，對環境和員具有腐蝕性傷害。47電磁兼容包含電磁擾和電磁抗擾度，是指電解系統在正常運過程中對所在環境產的電磁擾不能超過定的限值；另是指電解系統對所在環境中存在的電

31、磁擾具有定程度的抗擾度，即電磁敏感性。隨著現代科學技術的發展，電及電設備的數量及種類不斷增加，使電磁環境益復雜。在這種復雜的電磁環境中，如何減少相互間的電磁騷擾，使各種設備正常運轉，是個亟待解決的問題；另外，惡劣的電磁環境還會對類及態產不良的影響。電解制氫系統中可操作的部件、尖銳的表、強度較弱的安裝架等因素均有可能會導致機械危害，因此應采取合理有效的防護措施。觸電危害作電壓超過30 V a.c.(42.4 V peak)或 60 V d.c.的回路會造成觸電危害，因此應具有防觸電措施，防在作過程中對該回路直接或間接接觸。熱危害電解制氫系統在運過程中，部分元器件，旦超過其能承受的溫度范圍，就會產

32、起的風險。同時，可接觸表也會產較溫度，進會對員造成燙傷危害。應通過合理的元器件選型和警標識降低熱危害?？刂葡到y是電解制氫系統的核部件之，其功能安全（function safety）是設備安全的重要組成部分，主要是從電電路相關的控制系統考慮，著重防由于受控設備及其相關系統在故障或者失效的情況下導致的風險。從系統的危險識別和風險分析、整體安全要求確定和安全功能分配、安全完整性實現及驗證三個重要分析步驟。如果電解制氫系統在運過程中會產過的噪聲，應采取措施進降噪，確保不會對員和環境造成噪聲危害。48市場市場安全法規安全標準TSG 21-20162PfG CH 0031,GB 32311,GB/T 37

33、563,GB/T 37562,GB/T 19774,T/CAB 0166,T/CEAC-G 0188(T/CSTE 0103)etc.2014/68/EU 承壓設備指令2014/35/EU 低電壓指令2014/30/EU 電磁兼容2006/42/EC 機械指令2014/34/EU 防爆指令2PfG CH 0031,ISO 22734,EN 13445-3,IEC 13445-1,ASME 8 DIVI1,IEC 62477-1,IEC 61010-1,EN 61000-6-1/-2/-3/-4,IEC/EN 60204-1,ISO 12100,IEC/EN 60204-1,ISO 12100,

34、EN 60079 series,EN 80079 series etc.NFPA 1,NFPA 2,NFPA 55,NFPA 70ASME VIII-1,ASME 3078,ASME B31.3,ASME B31.12,CGA G-5.5,UL 2264,CSA/ANSI B22734.23 etc.Work Health and Safety Regulation Petroleum and Gas(Safety)Regulation Electrical Safety Regulation AS 22734,ASME VIII-1,AS/NZS 1200,AS 3000,AS 3017,A

35、S 3920,AS 3788,IEC 60079 series,IEC 80079 series etc.49電解制氫技術仍在不斷發展和改進中。需要進步的研究和創新來提效率、降低成本，并解決與可持續性相關的問題，例如使可再能源供電。電解制氫的能量轉換效率通常較低，這意味著在制氫過程中會消耗量的能量。限制了電解制氫技術的發展。政府在氫能領域的政策引導和法規制定對于推動業發展關重要。電解制氫需要量的電能，電能的成本較。此外，電解槽等設備的投資和維護，這使得制氫成本相對較，限制了其規模應。，前市場上主要在性能進，但安全是商業化發展必須邁過的門檻，部分家已經對安全加了關注度。電解系統組成藝復雜，推進產

36、業發展。電解槽的能量轉化率和低能耗通過提電流密度來實現，市場上除了技術成熟的堿性電解槽為主以外，各種技術路線百花齊放，并在型項中實現，取長補短，以能夠適應多場景多波動的使情況。50在室溫下，此反應理論熱學分解電壓為1.23V，電解槽陽極產氫，陰極產氧，但實驗中需要1.48V才能分解，額外的電壓來克服電解質和電池組件的動學和歐姆電阻，在電分解過程中氫氧需要有效的分隔，其中隔膜就起到分離體，傳輸質或者離的作。為了符合業化產的要求，電解槽會配置相應的輔助系統（BOP）來調配電，熱，反應物和成物等物料的傳輸和循環，其中包括制氫電源，分離系統，純化系統，控制系統等來維持整個系統的運轉。電解槽產品不，到適

37、合規模分布式制氫的型電器設備，到可以直接于電產等型中央產設施。513503002502001501005002021 2022 20232024E 2025E1200100080060040020002021 2022 20232024E 2025E海外堿性電解槽國內堿性電解槽海外質交換膜電解槽國內質交換膜電解槽堿性電解槽論國內外價格都呈下降趨勢，2023年國外堿性電解槽在230萬元/MW,價格是國內同規格電解槽的1.53倍，平均價格151萬元/MW，國內堿性電解槽2025年5MW規格的可以達到130萬元/MW左右。PEM電解槽論國內外均存在價格下降趨勢，2023年海外PEM價格為800萬元/

38、MW左右，2025年價格有望下降到730萬元/MW左右，國內電解槽價格于國外，2023年中標均價為890萬元/MW左右，2024年有望逆轉國外價格優勢。堿性電解槽市場價格低于PEM電解槽，國內外兩種電解槽價格都是逐年降低。(萬元/MW）(萬元/MW）52電解槽技術主要分為4類，包括堿性電解槽(ALK）技術、聚合物質交換膜電解槽（PEM）技術、陰離交換膜電解槽（AEM）技術、固體氧化物電解槽（SOEC）技術，其中堿性電解槽(ALK）技術是國內市場主流的應技術。電解槽堿性電解槽(ALK）質子交換膜電解槽（PEM）陰離子交換膜電解槽（AEM）使用固體氧化物作為電解質的高溫電解槽。固體氧化物電解槽（S

39、OEC）是利用陰離子交換膜進行離子選擇性傳遞的電解槽，結合了堿性電解槽與PEM電解槽的優勢。該電解槽具有結構簡單、操作方便、效率高等特點。使用質子交換膜作為電解質，純水為反應物的電解槽。是目前發展最快的電解槽。以堿性水溶液為電解質的電解槽。堿性電解槽具有技術成熟、運行成本低、使用壽命長等優勢，為電解水制氫的主流產品。53主要部件主要材料作用要求趨勢電極（陰極）鎳基噴涂雷尼鎳1.電化學反應的場所2.撐作3.導電作1.活性2.穩定性3.低成本1.實現全部國產化，成本進步降低2.穩定性好，以及活性逐步升，也有商家選擇加少量貴屬電極（陽極）純鎳隔膜PPS,PPS復合隔膜1.分隔陰陽極，防短路2.提供離

40、通道，促進離遷移3.隔絕體1.密性2.良好的離導率3.良好耐熱性4.良好耐腐蝕性5.良好機械強度1.國內部分市場被國外商占據，國外多使PPS復合隔膜，國內使PPS隔膜。2.對PPS進改性處理，如表涂覆功能涂層等，以改善其親性和導電性，是當前的個重要研究向。雙極板碳鋼鍍鎳1.傳導電2.堿液分流和傳輸3.體流動和傳輸4.撐電極和隔膜1.良好導電性2.良好機械強度3.良好耐腐蝕性1.產品較為成熟，已經實現國產化2.提技術能，增加極板的均勻性，優化流道結構密封件改性PTFE,FKM,EPDM防氫和堿液泄露1.耐溫壓2.耐酸堿3.較低的蠕變和應松弛率4.良好的絕緣性和密封性1.定程度實現國產化，與國外材

41、料技術仍有差距。2.提密封性能，整體趨勢向著棉和多向復合向發展54堿性電解槽是在30%KOH的環境中進電解反應的種電解槽，陰極產氫，氫氧根離從陰極穿過隔膜，在陽極成氧。主要部件主要材料作用要求趨勢陰極催化劑（膜電極）鉑基催化劑1.電化學反應的場所2.加速反應進，降低反應能壘1.活性2.穩定性3.低成本1.前Pt負載0.30.5mg/cm2，價格2.國外技術領先國內，但逐步進國產化替代，逐步減少鉑的量并實現Pt材料替代陽極催化劑（膜電極）氧化釕，氧化銥1.前IrO2 負載量12mg/cm2.國外技術領先，降低貴屬載量隔膜（膜電極）全氟磺酸質交換膜1.傳導質2.電絕緣，防短路3.阻隔陰陽極體1.良

42、好的質傳導性能2.密性3.耐酸耐電勢4.良好的機械性能1.國外技術領先2.提PEM的質傳導性、降低產成本、提設備的長期穩定性是未來的發展趨勢陰極體擴散層（膜電極）碳氈纖維1.體分布與傳輸2.管理3.傳遞熱量4.撐和保護電極5.電收集與傳輸1.良好導電性2.良好導熱能3.良好機械強度4.良好耐腐蝕性5.結構靈活6.波動適應性強1.國外PEM質交換膜領域具有較的技術平和市場份額，中國企業在技術研發、產制造和市場拓展等與國際企業展開競爭與合作，共同推動市場的發展。2.全氟磺酸型也因其出的機械性能和耐溫特性，被視為PEM市場未來的重要發展向。陽極體擴散層（膜電極）鈦氈纖維1.國內市場增長快，部分公司已

43、經實現國產化2.通過優化體擴散層的孔隙結構、孔徑分布和厚度等參數，以提其體傳輸效率和管理性能。以及新材料的開拓也是未來的發展趨勢雙極板涂層鈦板/不銹鋼板1.傳導電2.分隔燃料和氧化劑3.傳導體和冷卻4.熱管理5.結構撐1.良好腐蝕性2.良好導電性3.良好機械強度4.良好導熱能1.隨著全球對氫能產業的重視和投加，PEM電解槽的市場需求將持續增長，進帶動鈦及鈦合雙極板的市場需求。2.提加精度和降低制造成本，以及如何解決材料在復雜況下的性能穩定性等問題，需要進步研究和探索密封件改性PTFE，FKM，EPDM防氫和堿液泄露1.耐溫壓2.耐酸堿3.較低的蠕變和應松弛率4.良好的絕緣性和密封性1.定程度實

44、現國產化，與國外材料技術仍有差距。2.提密封性能5555去離在陽極進，經由貴屬催化劑氧化分解為氧，質氫穿過質交換膜，到達陰極，在陰極發還原反應，得到氫。主要部件主要材料作用要求趨勢陰極催化劑（膜電極）鎳鐵基過渡屬層狀雙氫氧化物1.電化學反應的場所2.加速反應進，降低反應能壘1.成本低廉2.來源泛,資源豐富3.加速反應進，降低反應能壘1.AEM電解槽催化劑的研究正朝著低成本、活性和穩定性的向發展2.國外技術相較于國內更加成熟陽極催化劑（膜電極）鎳鐵及其復合物隔膜（膜電極）含陽離基團的芳族聚合物1.傳導離OH-2.提升電解效率3.阻隔體1.較好的化學穩定性2.良好的導電性3.較的機械性能4.優異的

45、熱穩定性5.便于加1.國外處于領先地位，但國內也具有研能2.通過優化聚合物的主鏈結構、引穩定的陽離基團等式，提AEM的離傳導性和耐堿穩定性陰極體擴散層（膜電極）泡沫鎳或者碳布1.體分布與傳輸2.管理3.傳遞熱量4.撐和保護電極5.電收集與傳輸1.導電性2.孔隙率3.價格相對低廉1.碳布的制備藝和技術也在不斷創新和發展，如通過改性、復合等法提其性能2.泡沫鎳的制備藝不斷優化，如通過電鍍、化學熱處理等法提其性能3.國內外均有企業研發，根據應定陽極體擴散層（膜電極）泡沫鎳雙極板碳鋼鍍鎳1.傳導電2.堿液分流和傳輸3.體流動和傳輸4.撐電極和隔膜是從堿性電解槽雙極板繼承來，由涂層鎳和不銹鋼組成，由于低

46、濃度堿液或純進料，設計和使成本更低，料可選更便宜密封墊改性PTFE，FKM，EPDM防氫和堿液泄露1.耐溫壓2.耐酸堿3.較低的蠕變和應松弛率4.良好的絕緣性和密封性1.定程度實現國產化，與國外材料技術仍有差距。2.提密封性能5656去離或者弱堿從陰極進電解槽，氫氧根離穿過陰離交換膜到達陽極并產氧，質氫則留在陰極成氫。此電解槽在溫（6001000）進電解反應，過熱的蒸進電解槽，分解為氧離透過隔膜到達陽極，成氧，前也有些固體氧化物電解槽，分解為溫分解為質氫，由陽極到陰極產氫。主要部件主要材料作用要求趨勢電解質YSZ-氧化釔穩定氧化鋯1.傳輸氧離2.撐作3.增加反應效率1.離電導率2.化學穩定性3

47、.機械性能優良1.國內外企業間的合作與競爭并存，通過技術交流、合資合作等式共同推動YSZ業的發展2.摻雜其他稀元素，優化YSZ的電導率和熱穩定性，引納技術提YSZ的可靠性，是未來技術發展的趨勢陽極材料鈣鈦礦材料LSCF，LSM1.發催化反應2.離導電與電導電1.優異的電催化活性2.良好的機械性能3.良好相容性4.電導率5.溫抗氧化性6.溫熱穩定性1.國內外研究發展同樣活躍2.通過調整屬的摻雜例，不斷優化其電學、磁學和熱穩定性等性能陰極材料YSZNi-YSZ1.國內外研究發展同樣活躍2.開發新型電極材料也是個新的技術向連接體/雙極板La1-xCaxCrO3合雙極板1.連接陰陽極2.電傳導3.傳輸

48、體1.耐溫2.導電性良好3.機械強度1.國內外研究發展同樣活躍2.積極研發新型材料，以提電解槽的性能和降低成本密封材料（平板式）玻璃陶瓷屬分材料1.密封，防體泄漏2.電絕緣1.耐溫2.密封性好3.易加4.良好機械強度1.國內外研究發展市場均發展2.引納材料和復合技術，提性能降低成本57產業成熟度較商業起步階段商業起步階段運溫度 7090508040606001000運壓 MPa373.5500020000氫純度%99.999.999899.999.999999.999.99999.9單堆功率 kW2000025002.55負載范圍%151005120510030125冷啟動時間 min5020

49、600優勢技術成熟度，材料價格便宜，單堆產氫量電密，符合范圍寬，響應速度快結合堿性電解槽和PEM電解槽的優勢能源效率劣勢能效低，純度低，負荷范圍窄，響應速度慢材料價格貴材料有待突破材料挑戰性，啟停慢堿性電解槽朝著標邁進，堿性電解槽隔膜部分可能將采復合型隔膜，負荷范圍將逐漸變寬，電密也將逐步增加，可能會與PEM電解槽進耦合，多應于集成化的場景。前已經達到500Nm3/h，并逐步實現國產化，降本進程加速，電流密度逐步提，市場份額將逐步擴。多類混聯陸續開始納案，體化規?；椕黠@提升。陰離交換膜雖然優勢明顯，但剛剛起步，未來突破膜，電極，制造藝等技術瓶頸，前通過多槽聯合的運式逐步實現產業化。稱為溫電解

50、槽，電解效率，耗電低，可以與外部余熱結合使，并且對于原料要求寬容，可以共解和氧化碳。溫電解槽更適與業產聯的應場景，58電解槽是整個電解系統的核部件，可以稱之為整個系統的腦，這個部件的技術路線的選擇，決定了對材料的要求以及對BOP系統的匹配要求。因此，隨著綠氫需求增，各種型體化項的增加，各種電解槽在技術層不斷突破的過程中，對電解槽的性能，安全性具有定的要求。電化學性能化學穩定性熱穩定性體兼容性抗氫脆和氫腐蝕耐環境化性機械強度阻燃氫安全壓容器防爆分區電安全機械安全安裝法規運輸安全溫濕度海拔雪鹽霧地震風沙壽命的驗證冗余設計故障預測與健康管理PHM 設備及材料選型氫純度氧純度電流密度直流單位能耗能效產

51、氫速率直流電壓有效電極積作壓室電壓鄰苯甲酸酯多環芳烴重屬短鏈氯化蠟阻燃劑全氟及多氟烷基化合物關注物質候選清單59氫是種極易燃燒和爆炸的體。氫典型的事故種類分為泄露，擴散，爆炸，災等。常態下氫在空中的燃燒極限為475.6%。爆炸危害當電解槽中的氫發泄露，并于空混合達到相應濃度范圍時，遇到明，電花等點源時，就會發燃燒，爆炸等危險現象。這種爆炸不僅威巨，還可能引發連鎖反應，導致更嚴重的災和爆炸事故。泄露/擴散危害氫泄露時，達到定濃度范圍易發燃燒爆炸，溫壓沖擊，會對周圍的員和環境造成危害?；馂奈：淙紵蛘弑ê鬄?，對周圍環境和員造成傷害，以及氫焰產的熱輻射能量很，暴露在焰熱輻射中會導致嚴重損傷。電解

52、槽電池系統中可操作的部件、尖銳的表、強度較弱的安裝架等因素均有可能會導致機械危害，因此應采取合理有效的防護措施。超壓風險系統壓超出設計范圍，對液分離裝置造成過負荷，增加設備損壞和災爆炸風險。負壓風險系統運不穩定可能產品負壓，對設備結構造成損壞。壓力不平衡氫氧側壓差過，導致液位差變化，造成氫和氧的混合。電解槽中電解液有時使強堿溶液，對環境和員具有腐蝕性傷害。60物質危險現象失效原理結果防護隔膜脹縮，破裂，腐蝕由于機械損傷或熱/化學降解等因素，導致隔膜失效性能下降，內部體竄漏、短路嚴格考察隔膜材料的離導電率、透率及機械強度等關鍵指標陰/陽極材料脫落，結塊，腐蝕催化劑材料化、流失可能會引發隔膜材料的

53、化學降解性能下降，內部體竄漏、短路開發活性及穩定性的催化劑體擴散層脹縮，破裂，腐蝕由于電化學腐蝕或外損傷等因素，材料破損失效，導致分配不均，同時易于刺穿隔膜材料性能下降，內部體竄漏、短路提體擴散層的導電性、傳質性能和穩定性極板機械沖擊，腐蝕電化學腐蝕等因素易于導致極板接觸電阻增，熱管理不均，離析出污染電極或極板兩側應差導致隔膜材料損傷性能下降，內部體竄漏、短路材料及結構設計優化密封件疲勞，破損，腐蝕，環境化由于溫，外沖擊或腐蝕等因素，導致材料失效，進引起氫泄漏氫與空直接混合達到其爆炸極限易于引起爆炸材料及結構設計優化61市場安全法規安全標準TSG 21-20162PfG CH 0031,ISO

54、 227342014/68/EU 承壓設備指令2006/42/EC 機械指令2PfG CH 0031,ISO 22734,EN 13445-3,ASME VIII-1,PD 5500,AD 2000 NFPA 1,NFPA 2,NFPA 55,NFPA 70ASME VIII-1,ASME 3078,UL 2264A,CSA/ANSI B22734.23 Work Health and Safety Regulation Petroleum and Gas(Safety)Regulation Electrical Safety Regulation AS 22734,ASME VIII-1,A

55、S/NZS 1200,AS/NZS 300062堿性電解槽發運最槽體為3000標，PEM電解槽以達到300標，暫論哪種技術路線都努增加產氫量，1000標為主流，電解槽市場，政策將為電解槽市場的發展提供有保障和持，推動電解槽產業向更加端、智能、綠和可持續的向發展。建設和運營電解槽需要量的資投，對應普通規模企業進難度較，資難點較,電解槽產品電解槽安全是電解產過程中不可忽視的重要環節。通過嚴格遵守安全操作規程、加強設備檢查與維護、提操作員的安全意識和應急處理能等措施，可以有效降低電解槽產過程中的安全風險，保障產順利進。同時，企業還應，不斷提升安全管理平，為電解槽的安全產提供有保障。不利于整個業正向良

56、性的發展和電解槽出認證。前從政策度來看，國家沒有標準的政策指引和電解槽相關設備的業技術準則，導致市場發展過程中，產品的質量及性能。隨著業應領域的不斷拓展和深化，客戶對電解槽的制造商需要加強與客戶的溝通合作，了解客戶需求并提供定制化的解決案。63制氫電源是電解制氫系統中關鍵的電能轉換裝置，其核功能是將交流電變換成與電解槽電壓匹配的直流電，從驅動的電解過程，使分解為氫和氧。在可再能源制氫系統中，制氫電源是連接電與電解槽之間的橋梁，向上承接電電，向下為電解槽提供穩定的直流電。制氫電源的性能和穩定性對于提氫能產效率和降低成本具有關重要的作。制氫電源主要包含整流柜、變壓器、控制系統、冷卻系統和輔助設備等

57、。信息來源:臥龍電官64AC/DC 適配并、風電交流供電制氫場景DC/DC 適配光伏直流離制氫場景晶閘管制氫電源原理圖IGBT制氫電源原理圖來源：雷動智創、臥龍電按照使用電力電子器件類型：按照使用電力電子器件類型：相控型整流器（晶閘管），是種以晶閘管為基礎，使數字電路控制晶閘管導通，從實現整流的電器。具備結構簡單、容量、技術成熟、成本低等優點，適于功率場景。但其存在諧波問題，電質量較低，需要配備諧波補償或抗諧波裝置，導致綜合轉化效率較低。此外，晶閘管電源響應速度與功率調節速度較慢，不適應新能源電的波動性，在風光制氫場景和PEM 電解槽應中受到定的制約。全控型整流器(IGBT)，IGBT 電源是

58、種以絕緣柵雙極晶體管(IGBT)與極管為基礎，使脈沖寬度調制技術(PWM)控制IGBT導通進控制極管導通，從實現整流的電器。具備低諧波，響應速度快，交直流側電能質量好，制氫效率，并質量好等優勢，但功率器件價格昂，前主要應在中功率場景。按照電能的來源不同：按照電能的來源不同：對于電能來光伏電源等提供的直流電，需要經過DC/DC 變換器為電解槽供電；對于電或風發電機等提供的交流電，需要經過AC/DC變換器將交流電轉換為直流電為電解槽供電。65隨著氫制備規模的擴，轉換效率與場景適配、減少電能損耗、延長設備壽命、降低設備成本成為制氫電源技術發展的核。在風光制氫場景下，制氫電源需要匹配風光電的波動性，要

59、滿電解槽穩定效的運要求，其臨的主要挑戰為：l 制氫電源需要匹配電解槽不斷突破的功率需求l 制氫電源需要符合低諧波等電安全規范l 需保障可再能源場景下具備整流效率，節約電耗核部件國產化單機規模型化光伏/風電制氫系統中，提制氫裝置的動態適應性和運可靠性研究效率與壽命的影響機理，提升制氫電源的效率和壽命開發電解槽控制特性模型（包括相應的輔助系統）電與電解槽之間的互適及控制邏輯關系66電磁發射電磁抗擾度線功能安全管理系統及硬件軟件通訊協議信息安全電適應性防孤島效應故障穿越并離切換協議有功/功控制電能質量消防監測消防控制滅通風仿真評估爆炸仿真評估效率動開關機軟起動通訊過載能溫濕度海拔雪地震風沙防爆分區防

60、爆電尾排系統通風系統觸電危害熱危害能量危害機械危害噪聲危害災危害化學危害電弧危害鹽霧鄰苯甲酸酯多環芳烴重屬短鏈氯化蠟阻燃劑有機錫化合物關注物質候選清單67電壓值于安全電壓的電壓都可能導致觸電危險。變流器應確?？煽拷拥?，若有必要，則應增設第保護接地點。電間隙與爬電距離應按照標準要求設計。合理布局，充分考慮熱設計，使功率發熱器件在合理的安全溫度范圍內作。并考慮器件在特殊環境，長期時間作條件下的不利因素。并選擇和使能夠降低燃或引燃的材料。使者可接觸區域不得出現危險能量，維修者可觸及區法避免的，應在相應位置施加警，并且應在產品說明書中闡述安全的操作式。產品正常作或發故障引起的災。例如，拉弧、過流、短路

61、等部件過溫引發的災。風扇等運動部件應施加防護，以防接觸。應考慮在正常安裝位置產品的穩定性，并且門或其它可打開的裝置應在最不利的位置。掛墻安裝的變流器應考慮其結構的機械承載能。凡是使感到厭煩或不需要聲都可以叫噪聲。如果距離逆變器1外的地測得的噪聲于80分貝，則認為存在噪聲危害。對于中功率，雖不于有噪聲危害，但由于使環境是居住的區域，故應該盡可能低的降低噪聲風險，不帶來任何影響們活的噪聲。對功率逆變器，如果存在噪聲風險，應該標識出風險，同時給出指導法來降低噪聲。產品功能越來越多的依賴軟件來實現，軟件在產品安全功能的實現中發揮的作與俱增，潛在的風險必須要加以識別和充分評估。電電產品運時所收發的電磁波

62、可能擾周邊其他電電產品，也會受到周圍設備的影響。變流器中的些部件作時對周邊電磁環境有很影響，需依據相應標準和法規充分評估與測試。分布式電源占不斷提對電的影響不可忽視。因此，要求變流器能檢測電側和電源側發的故障或各種異常情況，并適時響應電變化，必要時斷開電，避免危及電正常運或損壞供電裝置。應場景中的環境因素，是影響產品安全、性能、可靠性的主要外因。照輻射、溫濕度、風、污染、雪、極端天等，對變流器中各個部件的持久可靠運帶來極的挑戰。68市場電氣安全電磁兼容并網化學GB/T 34120GB/T 34133T/CES 226T/CES 242T/ZHFCA1003GB/T 34120GB/T 3413

63、3T/CES 226T/CES 242T/ZHFCA1003GB/T 34120GB/T 34133GB/T 39560EN 62477-1EN 62109-1EN 62109-2EN 61000-6-1EN 61000-6-2EN 61000-6-3EN 61000-6-4EN 50549-1EN 50549-2Directive 2011/65/EUUL 1741CSA C22.2 No.107.1FCCIEEE 1547IEEE 1547.1UL 1741 SB/IEC 62109-1/-2IEC 62477-1IEC 61000-6-1IEC 61000-6-2IEC 61000-6-

64、3IEC 61000-6-4AS/NZS 4777.2/50kW:IEC 62109-1/IEC 62477-1IEC 61000-6-1IEC 61000-6-2IEC 61000-6-3IEC 61000-6-4JIS C 4411-250kW:JEAC 9701JIS C0950SPS-SGSF-025-4-1972SPS-SGSF-025-4-1972SPS-SGSF-025-4-1972/69晶閘管與IGBT兩種類型的制氫電源技術都在不斷發展。從長期看，具備具有響應速度快、側電能質量好、輸出直流紋波低等顯著優勢，能夠更好地與新型電系統靈活匹配。因此其市場占有率將進步提升，。前國家及各

65、地的氫能可再能源電解制氫的應以及電解制氫系統性能的提升，這疑也在促進制氫電源技術的同步發展及應。隨著核部件國產化率的提，制氫電源的。制氫電源作為電壓功率的電設備，壓電路帶來的電和其他安全風險。制氫電源業，尚相關國標。2023年發布的些業標準填補了標準空，有利于指導制氫電源產品的設計、開發、產、測試及應。隨著制氫市場規模的擴張，以及制氫場景的多樣化，制氫電源也將得到。70液分離裝置是電解制氫系統的重要組成部分，負責將電解過程中產的氫和氧與電解液中的分進有效分離，以確保后續處理的穩定性和氫的純度。電解制氫需要液分離技術除去氫中混有的液態，液分離的效果將直接影響氫的純度，因此液分離技術是整個電解制氫

66、系統的核技術之。液分離技術按照分離機理可以分為重沉降分離、慣性碰撞分離、過濾分離、旋流分離等式。其中，重分離器、慣性分離器結構簡單，通常配合使提分離效率；旋流分離器分離精度、分離效果好，在油化、尾除塵、西東輸等領域都有泛的應。利體和液體的密度差異，通過讓混合物在靜狀態下靜置段時間，使較重的液體沉降到底部，較輕的體則會上升。通過設置特定的障礙物或改變流向，利體和液體顆粒的慣性差異實現分離。利離將體和液體分離，通常液體會因為較的離被推向外圍，體則保持在中區域。71前電解制氫設備中的主流液分離裝置主要包括其中效葉式分離器，應相對較為泛，但隨著耐性要求提及分離效率要求，未來會以效多級旋風分離器為主。氣

67、液分離裝置高效葉片式分離器高效多級旋風分離器高效濾芯分離器濾芯通過過濾作，體中的雜質被濾芯過濾，同時可以起到凝聚作，凝聚后較的液滴將隨著體進下游。液聚結濾芯通過聚結，體中的液滴被聚結成液滴，依靠重排出，同時少量的固體雜質也會被聚結濾芯吸附，進達到分離效果。被體夾帶的流在離的作下與葉發碰撞，通過液滴間的聚結效應形成液膜。液膜受其重的影響，流分離器底部被排出。（包括制氫、傳統業等）。機器發作時，夾帶雜質的體流效離管束。在離的作下，體中的固體顆?；蛞旱伪凰ο蛐щx管束的內壁，沉降后落在分離器底部被收集，最終實現液分離。72液分離裝置國內外技術差異較，整體上國外產品成本低于國內產品；效多級旋風分離器是短

68、期應趨勢，基于產品耐磨損、維護及成本相對較低、且穩定性較好。電堆核心技術技術應用現狀技術發展趨勢國內國際效葉式分離器前三類分離器國內外均有應分離器的技術并不復雜，前國內外并未存在較技術差異，國外技術平稍領先效葉式分離器通常具有較的分離效率，壓損失相對較，磨損相對較，技術有待提升、但維護相對簡單、成本相對較低、穩定性較好，前主要應的產品為臥式分離器效多級旋風分離器通過多級設計提了分離效果、壓損失相對較、較耐磨損、維護相對簡單、成本相對較低、穩定性較好（短期內的技術趨勢，主要為臥式分離器）效濾芯分離器可實現精細分離，純度更，會存在定的壓損失，磨損相對較，技術有待提升，濾芯可能需要定期更換，維護成本

69、較，濾芯成本相對較、穩定性較差，會受濾芯狀態影響73材料要求運作條件下需保持穩定的的學性能，具備夠的強度，耐氫脆或氫腐蝕，具備良好的耐酸或堿腐蝕，應腐蝕性能等。設計要求能夠承受系統內最的作壓和溫度，與系統的產量相匹配。確保效的液分離效率，最限度的減少體中的液體含量。結構要求采式分離器或臥式分離器，均需要確保液體停留的時間夠長（與液體的流量和容器的尺有關系），以確保體能夠上升相空間并離開。性能要求在設定的流量和壓條件下，能夠達到規定的液分離效率，并保證流通過時壓降盡量低，維持氫氧側的液位平衡。74溫度控制不當液位監控失效安全閥故障材料選型安裝位置冷卻系統故障捕滴器失效壓力控制不當溫風險是指如果溫

70、度過，可能會導致設備的材料性能下降（如電解槽隔膜），堿霧會進后處理系統，影響體的品質和對設備的腐蝕。低溫風險是指溫度過低會影響電解效率和體的分離效果，從降低系統的整體性能。如果未能及時監控和補充液體，會導致液位下降，影響液分離效率，嚴重時會導致氫氧體混合。如果液位過，影響液分離效果，體中會攜帶量液體進后路系統，嚴重時會導致后路系統充滿液相，系統超壓。安全閥維護不當，導致未能在規定的壓條件下開啟或關閉，不能起到保護作。材料的耐腐蝕性能不夠，導致設備的腐蝕泄漏。材料的強度不夠，不以承受內部壓。安裝度不夠，液體法順暢回流，導致電解槽液位過，增加溢出和溢流風險。撐結構不牢固，在振動或其他外部因素下可能

71、發位移或損壞，影響正常作。冷卻能不，會導致內部溫度過，導致設備和材料的性能下降，影響分離效果和安全風險。不能有效去除體中的霧狀液滴，導致后續設備和管路的腐蝕和堵塞，增加系統故障。超壓風險是指系統壓超出設計范圍，對液分離裝置造成過負荷，增加設備損壞和災爆炸風險。負壓風險是指系統運不穩定可能產品負壓，對設備結構造成損壞。壓不平衡是指氫氧側壓差過，導致液位差變化，造成氫和氧的混合。75市場市場材料要求材料要求焊接要求焊接要求無損檢測無損檢測產品標準產品標準GB 150.2NB/T 47014JB/T 4730GB/T 150GB/T 151TSG 21EN 10204 3.1 EN 10204 3.

72、2EN ISO 15614ISO 9606ISO 14732EN ISO 9712ASME VIII-1EN 13445AD 2000 PD 55002014/68/EUASME IIASME IXASNTSNT-TC-1AASME VIII-176以確保氫的純度和分離效果前國內起步較晚，在傳統業領域有所應，但在氫領域技術還需要提升分離效果。屬于電解槽BOP部件，清洗維護煩，液分離器，清洗和維護需要較的技術平和專業設備，不僅費時費，作為主要部件配合電解槽作，該部件的也是保在整個制氫系統安全運的前從政策度來看，國家沒有標準的政策指引和電解槽相關設備的業技術準則，因此導致市場發展過程中，如氫的需求

73、、相關配套的存儲、運輸等設施的不完善，限制了電解及相關上下游產業設備業的發展。77電解制氫系統中的純化系統是整個系統中的重要組成部分，扮演著類似于體“肝臟”的，主要負責去除從電解槽制出的氫中的雜質，如氧、機械雜質及塵粒等，以確保氫的純度和品質。去除粗氫中的雜質，提純度；提系統效率，純度的氫有助于提升電解制氫系統的整體效率，減少因雜質存在引起的能量損失；保障安全應，純化后的氫在儲存、運輸和使過程中具有更的安全性，能夠減少因雜質導致的潛在風險。脫氧作用：利催化劑（如鈀、鉑、銀等屬負載在多孔性物質上）使氫和雜質氧發化學反應，成并隨氫流出。脫氧器通常做成直圓筒形，內部裝有脫氧催化劑。原料氫進脫氧器，在

74、催化劑的作下與雜質氧反應成，隨后通過冷卻器冷凝并在分離器中過濾排出。干燥作用：利吸性能優良的吸附劑（如活性氧化鋁、硅膠、分篩等）在常溫或低溫下吸附體中的分。燥器通常采分篩作為吸附劑，通過變溫吸附實現燥過程。經過脫氧的氫進燥器，被吸附劑吸附掉分后，得到燥的氫。當吸附劑接近飽和時，通過升溫度使分解吸出來，實現吸附劑的再。78由于氫源的雜質成分和含量不同，相應的不同分離法的效率和效果也有所不同。對于氫的純化法主要有低溫分離法（深冷分離法）、選擇吸附法、膜分離法。在眾多的提純法中，變壓吸附成為當前主流的氫提純技術，其特點是低能耗、產品純度且可靈活調節、裝置可靠性。氫氣純化技術路線選擇吸附法低溫分離法(

75、深冷分離法)膜分離法變壓吸附（PSA）低溫吸附法低溫吸收法機微孔膜有機膜混合機質膜利壓的周期性變化進吸附和解吸，從實現體的分離和提純利原料中不同成分的相對揮發度的差異來實現氫的分離和提純根據材料的不同，于氫分離的機微孔膜可分為分篩膜、SiO膜、碳基材料膜和MOF膜每種微孔膜都有其獨特的優點和不由連續的分基質和分散的填充劑共混成的膜，般連續相為有機聚合物，分散相為機材料將機等材料與聚合物膜混合形成雜化膜，使其同時具備機膜穩定和有機膜易加的優點，是有機聚合物膜材料的體發展趨勢在低溫條件下對氫源中含有的些低沸點的雜質體選擇性吸附，從達到分離氫的的根據混合體中各組分在吸收劑中具有不同的溶解度，再通過定

76、式使被溶解的體從液相中解吸，從達到分離的的79氫純化技術主要分為低溫分離、變壓吸附和膜分離三種，三種技術各有優勢，就氫純度，變壓吸附法的效果最好。低溫分離法和膜分離法得到的氫回收率變壓吸附法；膜分離法的成本較其他兩種低。以上技術都已相對成熟。氫氣純化核心技術氫氣純化核心技術技術應用現狀技術應用現狀技術發展趨勢技術發展趨勢國內國內國際國際國際和國內國際和國內低溫分離（深冷分離）技術成熟，業化產技術成熟，業化產低溫分離技術利冷凝的法從這些混合體中分離出氫，適于規模體分離過程。論是國內還是國際，低溫分離技術都已經相當成熟，并且正在不斷地更新和發展。變壓吸附技術成熟，純度較技術成熟，純度較變壓吸附技術

77、是種常的氫提純法，具有操作簡單、純度、能耗低等優點。前，國內外都在積極開展電解制氫變壓吸附技術的研究和應。膜分離已掌握部分膜分離技術技術先進，成本較低隨著材料領域的研究發展，出現了更多的氫分離膜類型，如致密屬膜、機多孔膜、屬-有機框架（MOF）膜、有機聚合物膜、混合基質膜等，膜分離類型前還在不斷探索與技術豐富。80材料要求運作條件下需保持穩定的的學性能，具備夠的強度，耐氫脆或氫腐蝕，具備良好的耐酸或堿腐蝕，應腐蝕性能等。設計要求能夠承受系統內最的作壓和溫度，與系統的產量相匹配。確保所有產的體都能有效地通過純化裝置進處理，減少氫中的雜質。結構要求直圓筒結構，增加催化劑的表積，適當提體流速，延長催

78、化劑與體的接觸時間提脫氧效率。性能要求在設計的流量和壓條件下，裝置應達到規定的氫純化效率，滿氫品質標準。81氫氣泄漏設備腐蝕壓力控制不當溫度控制不當安全閥故障流量控制不當管道破裂，設備損壞，密封失效均會造成氫的泄漏，導致災爆炸風險。氫在溫壓下會對材料產氫腐蝕和氫脆，使材料的機械性能下降。系統壓升，超過容器的設計壓，造成設備的損傷，導致災爆炸風險。系統溫度的持續升，嚴重時會超過加熱器的設計溫度，導致密封失效，造成氫泄漏。安全閥維護不當，導致未能在規定的壓條件下開啟或關閉，不能起到保護作。氫低流量，燥塔再的時候，電加熱器燒損壞。82市場材料要求焊接要求無損檢測產品標準GB 150.2NB/T 47

79、014JB/T 4730GB/T 150GB/T 151TSG 21EN 10204 3.1 EN 10204 3.2EN ISO 15614ISO 9606ISO 14732EN ISO 9712ASME VIII-1EN 13445AD 2000 PD 55002014/68/EUASME IIASME IXASNTSNT-TC-1AASME VIII-183氫所含，尤其是對于CO雜質的去除?，F有的氫提純技術，如變壓吸附（PSA）、膜分離等，都存在能耗、操作成本的問題。屬于電解槽BOP部件，。由于涉及到化學反應和體處理，氫提純設備通常需要采特殊的材料和結構設計，以確保安全性和可靠性，增加了

80、設備的制造成本，。同時，由于氫的分特性，它可以滲透些材料，導致儲存容器發泄漏，因此安全把控常重要。電解槽相關設備的業技術，導致市場發展過程中，輔助設備產品的質量及性能參差不齊。純化裝置是電解制氫系統重要三部件之，前市場產品更趨向于的設計。84補系統是電解制氫系統的個重要組成部分。在電解過程中，分在電解槽中分解為氫和氧，同時會消耗定量的。因此，為了維持電解槽內的平衡和濃度，需要通過補系統不斷地補充原料。補系統對的電導率和電阻率有定的要求。在堿性電解制氫過程中，需要通過補泵不斷地補充原料，以維持堿液液位和堿液濃度。補通常位于氫或氧分離器上，以補充反應掉的。量的消耗約在1 L/NmH0.9 L/Nm

81、H之間，這取決于設備的和效率。其設備包括，堿液箱，堿液過濾器，堿液循環泵。電解制氫過程中的補系統主要可以分為動補和定期補兩類，前電解制氫規?；a主要采的均為動補系統，由于動補系統相對于電解制氫其他環節技術難度較低，其技術路線較為單，未來技術趨勢也較為明確。供氫系統技術路線來源：派瑞氫能官補水系統技術路線自動補水系統定期補水系統進除鹽制備裝置內超濾+級反滲透處理進堿液箱進冷卻裝置箱制成堿液由配堿泵送進液分離裝置內，進堿液循環系統進液分離裝置、氫純化裝置中的多個冷卻器回到冷卻裝置箱進配堿箱85：分立式堿液循環系統堿液在氫分離器分離出氫后，在分離器底部的連通氫側堿液過濾器去除固態雜質，再進循環泵，由

82、泵加壓后回到電解槽。在電解槽中，堿液從左端壓板進各主極板的進液孔，流經各電解室，在各電解室中進電解，后與電解出來的氫，從出孔進氫道、進氫分離洗滌器。分立、混合堿液循環系統即可以采分式循環式也可以采混合式循環式，堿液在氫分離器和氧分離器中分離出氫和氧后，兩路堿液分別進各的堿液過濾器，去除固態雜質，再進循環泵，由泵加壓后回到電解槽?；旌鲜綁A液循環系統堿液在氫分離器和氧分離器中分離出氫和氧后，在兩個分離器底部的連通管內匯合，經堿液過濾器去除固態雜質，再進循環泵，由泵加壓后回到電解槽。在電解槽中，堿液從左端壓板進各主極板的進液孔，流經各電解室，在各電解室中進電解，后與電解出來的氫或氧起，分別從各的出孔

83、進氫道或氧道，再分別進氫分離洗滌器或氧分離器。86分立式堿液循環系統國內外均屬于技術成熟，主流應，將氫和氧的堿液分別通過不同的循環路徑進循環，能夠更好地控制氫和氧的純度，適于對體純度要求較的應場景。但其系統復雜，成本較，需要更多的設備和控制。分立、混合堿液循環系統國內技術尚不成熟，國外技術成熟，結合了分和混合式的特點，既有分的堿液循環路徑，也有混合的部分，在些情況下可以提供更靈活的操作和控制。其系統復雜度較，需要精設計和操作，以確保各部分的協調運，因此技術難度和成本投較?；旌鲜綁A液循環系統國內外均屬于技術成熟，主流應，混合了氫和氧的堿液通過個共同的循環路徑進循環，具有簡單緊湊，成本相對較低、可

84、以平衡氫和氧側的堿液濃度的特點。不過其存在體交叉污染的風險，對體純度有定限制，因此不能滿所有的適場景，需提技術以保證體純度。87材料要求運作條件下需保持穩定的的學性能，具備夠的強度，耐氫脆或氫腐蝕，具備良好的耐酸或堿腐蝕，應腐蝕等。設計要求補系統應配備動控制系統，以實現對補量的精確控制，并能夠根據電解槽的作狀態動調節。補系統應設計有防泄漏和過壓的安全措施，包括使適當的材料和結構，以及安裝必要的安全裝置，如安全閥和泄漏檢測器。結構要求使離泵加壓打位，在靠重作流道電解系統。純通過氫綜合塔洗滌，洗滌堿霧，回收堿液，同時提溫度；補通常位于氫或氧分離器上，以確保及時補充反應過程中消耗的分。性能要求補時，

85、應及時向分離器補充純，使液位始終保持在規定范圍內，運中如果出現過低或者過，都可能發氫氧互穿。88氫氣泄漏設備腐蝕壓力控制不當溫度控制不當安全閥故障流量控制不當管道破裂，設備損壞，密封失效均會造成氫的泄漏，導致災爆炸風險。氫在溫壓下會對材料產氫腐蝕和氫脆，使材料的機械性能下降。系統壓升，超過容器的設計壓，造成設備的損傷，導致災爆炸風險。系統溫度的持續升，嚴重時會超過加熱器的設計溫度，導致密封失效，造成氫泄漏。安全閥維護不當，導致未能在規定的壓條件下開啟或關閉，不能起到保護作。氫低流量，燥塔再的時候，電加熱器燒損壞。89市場材料要求焊接要求無損檢測產品標準GB 150.2NB/T 47014JB/

86、T 4730GB/T 150GB/T 151TSG 21EN 10204 3.1 EN 10204 3.2EN ISO 15614 ISO 9606ISO 14732EN ISO 9712ASME VIII-1EN 13445AD 2000 PD 55002014/68/EUASME IIASME IXASNTSNT-TC-1AASME VIII-190由于動補補堿系統相對于電解制氫其他環節技術難度較低，其技術路線較為單，未來技術趨勢也較為明確，主要針對動補系統進優化改進。跟隨電解槽進配套使，并特定政策針對性持。電解槽補補堿系統在電解制氫系統中的成本占據定例，隨著技術的進步和產業的發展，電解制

87、氫系統的整體成本在不斷下降。通過優化系統設計、提材料利率、改進制造藝以及降低能耗等措施，對于整個系統安全評估都是具有必要性的。，推進產業發展。補補堿系統的難點和痛點主要集中于其對質的要求、對最佳溫度的控制、精確控制壓和流量以及補系統和其他系統的集成和優化。914.4 儲氫下游使端對氫需求量是不同的，并且體產量也有定指標，因此需要對氫進儲存，氫的儲存是產業鏈中的重要組成部分，也是制約氫能發展的瓶頸之。由于氫在標況下密度低且與空混合易燃易爆，安全且效的儲存是前的難點之。儲氫的式有很多種，因此劃分式多元，可以根據物理儲氫和化學儲氫的式來劃分，也可以根據氫的固液的相態來劃分。以此我們也可以看出，隨著氫

88、能產業的規?；瘮U以及應場景的多元化，單的儲氫式難以滿所有應場景的需求。提升儲氫密度、降低成本、增強安全性和綜合性的技術解決案是促進整個業發展的關鍵。93車載儲氫應用技術儲氫技術氣態儲氫液態儲氫按儲氫瓶類型分固態儲氫儲氫技術可以分為態儲氫，液態儲氫以及固態儲氫，其中壓態，低溫液態，有機液態以及固體儲氫是前研究的熱點。壓態儲氫低溫液化儲氫吸附儲氫合物法儲氫有機液體儲氫液氨儲氫甲醇儲氫III型瓶：屬內膽纖維全纏繞瓶II型瓶：屬內膽環向纏繞瓶IV型瓶：塑料內膽纖維全纏繞瓶V型瓶：內膽纖維全纏繞瓶I型瓶：鋼質縫瓶屬框架物（MOFs）碳質材料屬合I型合物型合物H型合物半籠型合物94態儲氫是氫最常見的儲存式

89、。在這種形式下，氫被壓縮到壓容器中，通常在2070MPa的壓范圍內。這種儲運式的優勢在于技術成熟、設備相對簡單，且成本較低。然，由于氫的低密度，需要較的體積來儲存相同能量的氫，這限制了其在某些應場景下的效率。此外，壓縮過程中的能耗也是個考慮因素。態儲氫適于短途運輸和型應，如燃料電池汽車的車載儲氫系統。壓態儲氫具有結構簡單、壓縮氫制備能耗低，充裝速度快等優點，是前主流的儲氫式，但其也具有體積儲氫密度低，存在氫泄漏、抑爆抗爆功能等缺點。壓態儲氫設備分為固定式和移動式兩種，制氫、加氫站內的固定式壓儲氫容器主要有單層鋼質儲氫壓容器、多層鋼質壓儲氫容器，復合材料儲氫壓容器。移動式儲氫容器分為長管拖車儲氫

90、容器和集裝格儲氫容器，按照產品的技術路線，具體可分為鋼質縫壓瓶，鋼質內膽環向纏繞瓶，鋁合內膽碳纖維全纏繞瓶，塑料內膽碳纖維全纏繞瓶，內膽碳纖維纏繞瓶。95低溫液態儲氫技術是指將氫降溫到極低溫度從液化的技術，它具有能量密度，運輸成本低，汽化純度等特點。液氫容器是專門設計于存儲液態氫的絕熱真空容器，具備度的保溫性能，以防液氫因受熱快速沸騰和蒸發。低溫液態儲運涉及將氫冷卻極低溫度（約-253）使其液化。液態氫的能量密度遠于態氫，這使得它在長距離運輸和規模儲存具有優勢。液化過程可以減少所需的儲存空間，從提運輸效率。然，液化氫需要特殊的低溫儲存和運輸設備，這些設備的制造和維護成本較。此外，液化過程本能耗

91、較，需要消耗量的能源來維持低溫條件。液態儲運適于規模的業應和航天領域。氫容器按照類型分為車載液氫容器，固定式液氫儲存容器。有機液態儲氫技術（Liquid Organic Hydrogen Carriers Technology，簡稱 LOHC）是種利含有不飽和碳鍵的液態有機物作為儲氫載體，通過可逆化學反應實現氫的儲存和釋放的技術。這種技術在常溫常壓下進，具有較的安全性和較低的運輸成本，適合長距離運輸和規模儲氫。美國國家航空航天局(NASA)的液氫存儲球罐，圖來源：http:/h2.china- 150JB 4732GB/T 26466-2011GB/T 34583-2017TCATSI 050

92、03-2020T CAT SI02013-2021TSG 21GB 5099GBT 28053GB/T 33145.等GB/T 35544GB/T 42612GB/T 42610ASME VIII-1EN 13445AD 2000 PD 5500ISO 210142014/68/EUISO 16111ISO 11119EN 12245EN 17339ISO 7866ISO 9809ISO 11120 等2010/35/EUUN R134e/E markASME VIII-1ASME VIII-3DOT系列ASME XIISAE J2579ANSI HGV 2108如國內（之前出現安全問題，較謹

93、慎）。車載儲氫瓶的成本受多種因素影響。其中，碳纖維材料是儲氫瓶成本的主要部分。隨著技術進步和規?；a，預計儲氫瓶的成本將會逐漸降低。國際上和國內都已經發布相應的標準，并且國內也在積極完善儲氫瓶相關標準，但全球缺乏統標準。全球液化儲氫、有機化合物儲氫等技術均取得較進步，但儲氫密度、安全性和儲氫成本之間的平衡關系尚未解決，國內主要關注問題包括塑料內膽材料與氫是否相容，內膽成形過程中，損檢測段及評價，碳纖維纏繞過程中如何保證內膽不變形。儲氫瓶的安全要求發展趨勢是109儲氫罐截閥TPRD單向閥車壓儲氫瓶組合閥是車載供系統的關鍵部件，是燃料電池系統和供氫系統的紐帶。它不是個簡單的開關裝置，是具有泄壓，排

94、，加注等功能于體，根據技術路線的不同，主要功能部件包括TPRD（溫感泄壓裝置）,單向閥，截閥，電磁閥，溫度傳感器，壓傳感器等，其性能直接關系到燃料電池汽車的安全和效的運。加注功能車輛在加氫站加注時，將氫從加氫，經過組合閥門進儲氫瓶，加注時，組合閥門能夠最程度開啟，確保加注過程的快速效，并防氫回流。供氫功能儲氫瓶內的壓氫通過組合閥門向下游燃料電池端供給低壓氫，閥門需要根據車輛的駛要求，能夠迅速實現供氫通路的開啟和關閉。泄壓功能組合閥應具備獨的安全泄壓通路，當瓶處于超溫和超壓狀態時，瓶內氫能夠動連續的泄壓排放，且不受外在因素的影響。110隨著氫能業技術的發展和創新，壓儲氫組合閥門的技術也不停的進步

95、，除了單向閥，TPRD，截閥等基本功能部件，閥門的組合形式和功能呈現多樣化，度集成化，智能化等特點。TPRD：是組合閥中的安全泄壓裝置，般采易熔合或玻璃泡等感溫裝置實現其功能。在正常使時處于未激活狀態，起到密封作，當遇到災等溫況時會引起易熔合熔化或玻璃泡破裂，打開泄放通道，引導瓶內的壓氫安全泄放，有效降低災事故中瓶爆炸的風險。TPRD的設計需要考慮泄壓通道的流通能與儲氫量的匹配，以及敏感元件的承受載荷的能。電磁閥（動截閥）：是組合閥的核部件，主要于控制組合閥中的供管路的連通和斷開，與氫泄漏報警系統聯動，當系統正常通電時處于開啟狀態，旦監測到氫泄漏并達到保護值時則動關閉，從達到切斷源的的。其啟閉

96、動作和密封可靠性是組合閥整機性能的關鍵。電磁閥的設計應考慮電磁吸與閥芯不平衡的匹配，彈簧，介質流向等。單向閥：是確保氫單向流動和防反向流動的部件。單向閥的設計應考慮氫壓，穩態和瞬態流體動，彈簧，慣性等因素。彈簧的學性能穩定性是決定單向閥性能的關鍵。動截閥：通常處于常開狀態，當瓶電磁閥法作時，代理電磁閥控制路的啟閉。在系統需要維修時可以動切斷氫源，有效避免氫的泄漏。111動閥多功能接（直通瓶內）TPRD進TPRD 泄放接序號模塊名稱功能1閥體受壓載體2電磁閥控制瓶閥的開關實現加注供功能3截閥通過動具操作實現壓體的關斷4感溫泄壓閥（TPRD）（被動安全）超溫狀態下，瓶內體的動泄放5泄壓閥異常狀態下

97、，瓶內體的動泄放6過流閥（被動安全）異常狀態下，瓶內體外排時的過流保護，防流量對外噴射壓氫7過濾器安裝在瓶閥的進/出端，過濾源中的雜質8單向閥正常狀態下，單向加注和防氫反向流動9溫度傳感器監測瓶內溫度10壓傳感器監測瓶壓11減壓閥壓轉低壓，實現對外供瓶閥前發展形式多樣，在結構上，有簡單化的集成案，將些功能集成到閥體上，優點在于便整車的布置和減少漏點。也有較為復雜的度集成案，這樣閥體就具備越來越多的成熟模塊功能，有選擇地集成在起?？傮w，瓶閥在向集成模塊化，體化，輕量化，型化，智能化以及低能耗向發展，低成本附加值是趨勢，絕對的氫安全和可靠性是發展前提。112材料要求耐氫脆：臨氫材料應與氫具有良好的

98、相容性，并滿材料標準的要求。成型藝：閥體應鍛壓成型，不應有裂紋、疏松，縮孔等缺陷。耐腐蝕：閥體材料的設計應考慮能夠抵御環境腐蝕的影響，確保在長期使過程中的安全。環保性：閥門材料不得含有有害物質。功能要求單向截功能：氫可以通過組合閥門單向充氫，同時防瓶內體反向流出。安全泄壓功能：在災等特殊情況下，瓶內的體可以通過組合閥門TPRD動泄放。啟閉功能：通過動操作或電信號開啟和關閉閥門。溫度監測功能：可監測瓶內部的氫溫度。強度要求閥體應進有限元分析，在2.5倍公稱作壓下，閥體各部位應不應于閥體材料的屈服保證值，通過爆破試驗的強度驗證。組合閥門的螺紋要滿相應標準的要求，并進強度校核。密封性能通過選優質的O

99、型圈和墊材料，結合密封溝槽的設計，確保閥門能在長期使中仍能維持良好的密封性能。通過液壓循環，低溫氫循環等測試來模擬其在時間作中的壓波動來驗證其可靠性。使用壽命閥門在經過耐久性測試后，能夠保持良好的密封性能，強度和使特性（流量）。113我國氫燃料汽車產業還處于發展初期，雖然產品已得到應，但使時間較短，組合閥門在使過程中長期處于壓，臨氫，疲勞，振動，溫濕，低溫，腐蝕，流摩擦，災，電壓波動等各種復雜況，前積累的失效數據還不夠，失效模式尚不完全明確。安全風險包括但不限于如下：開關異常固體顆粒物或雜質進閥門，彈簧失效，密封磨損等。泄漏密封設計問題，如溝槽結構設計不合理，O型圈壓縮變形率，硬度不合理導致密

100、封性能不穩定，導致在溫差和壓變化時的疲勞失效?；馂呐c爆炸閥門泄漏后氫快速擴散，如果遇到點燃源會發災，氫濃度達到定程度后甚會產爆燃爆轟的危險。單向閥顫動單向閥彈簧選型不當，長期使的顫動會導致其失效。TPRD失效車輛在駛過程中由于異常振動或受不均勻時導致TPRD內的玻璃泡破裂，或TPRD本質量問題，在氫溫度達到規定值時不動作。電磁閥失效如：閥體進導致內部零部件銹，導致彈簧動作不靈活或卡滯，造成電磁閥不能打開，導致氫不能正常供給或關閉。疲勞失效閥門在長期使過程中，部件的疲勞導致尺變化，性能衰減等失效。安裝不當閥門安裝時矩不夠或過，安裝位置錯誤，導致在使過程中的產品失效。114市場標準GB/T 425

101、36UN R 134GTR 13115前壓儲氫組合閥門基本被意利OMB，加拿JFI，德國博世等企業壟斷，雖然國內35MPa在研發上已經取得定的成果，價格低廉，但近年來，政府部門相繼出臺了系列針對氫燃料汽車和核零部件的勵政策，國內閥門企業正通過技術創新和提升產品性價，逐步實現國產化替代，尤其在車載儲氫系統閥門，密封結構的設計和密封件材料的可靠性是組合閥門安全的關鍵要素，我國的科研機構對材料的氫相容性研究做了量的作，掌握了很多數據。隨著標準的出臺，壓儲氫瓶組合閥也納特種設備型式認證范疇，前國內標準已經完善，GB/T 42536標準與GTR 13相協調，并保留些差異性。氫燃料汽車，機，叉車，環衛車等

102、。1164.5 運氫氫產業鏈中游包含氫的儲存與運輸，氫到達戶端除了儲存，也需要運輸，氫儲存的形式種類繁多，其中包含態儲氫，液態儲氫和固態儲氫，根據不同氫儲存的式衍出不同運輸式的解決案，例如針對態氫的運輸，往往采集裝格、長管拖車和管道運輸的式，氫的運輸過程跨時間跨空間，由于氫易燃易爆的特性，氫運輸過程挑戰常巨。118氣態輸氫液態輸氫鋼質縫壓瓶鋼質內膽碳纖維環向纏繞瓶鋼質內膽碳纖維全纏繞瓶鋁合內膽碳纖維全纏繞瓶塑料內膽碳纖維全纏繞瓶液氫槽車液氫罐箱液氫管道液氫運輸船鋼質輸氫壓管道復合材料輸氫壓管道鋼質摻氫壓管道屬摻氫壓管道氣態運氫液態運氫其它運輸方式運氫式主要分為態運氫、液態運氫、固體運氫及其他運

103、氫式。長管拖車車輪船等儲氫屬管道有機載體槽車固體運氫運氫方式概述集裝格119運氫方式運輸特點壓力MPa體積儲氫密度kg/m3質量儲氫密度wt%運氫成本元/kg能耗kWh/kg經濟距離km問題問題態運輸集裝格5-10 kg/格15-52150運輸量、適合短距離，運輸半徑長管拖車250-460 kg/車2014.51.18.661-1.3100管道310-8900 kg/h1-43.2-0.861500次性投資，同時存在安全隱患由只或只容積瓶通過框架或者捆綁的結構形式組裝在起，并固定在汽車底盤上，通過管路，閥門和密封接頭將瓶頭部連接在起，并配備安裝裝置和儀表等，長管拖車的運輸效率和運輸經濟性取決于

104、其可裝載的氫量。按照結構形式分為框架式長管拖車和捆綁式長管拖車。容積鋼質縫瓶鋼質內膽環向纏繞瓶鋁合內膽碳纖維全纏繞瓶塑料內膽碳纖維全纏繞瓶長管拖車和集裝格，運輸量較，管道運輸投資較，液態槽車運輸半徑，但技術前不成熟，能耗及成本。由多個壓儲氫瓶集束在起集中充裝和供的屬框架結構。瓶中的體通過匯流排匯集到起，再通過統的出輸出。集裝格分為式和臥式兩種，我國般規模使的儲氫容器是15MPa,40L鋼質縫瓶。鋼質縫瓶鋼質內膽環向纏繞瓶鋁合內膽碳纖維全纏繞瓶塑料內膽碳纖維全纏繞瓶管道輸氫，是指在制氫與氫站、氫單位等之間建設定的管道，氫以態形式進運輸的式。根據輸送距離，管道輸氫可分為長距離管道和短距離管道。前者

105、主要于制氫與氫站之間的長距離運輸，輸氫壓較、管道直徑較；后者則主要于氫站與各個戶之間的氫配送，輸氫壓較低，管道直徑較。根據氫的純度，輸氫管道分為純氫管道和天然摻氫管道，純氫管道主要于輸送純氫，管道建設成本。摻氫管道是利現有的天然管將氫與天然混合輸送。120低溫液態運氫是指將氫壓縮后深冷-253以下，使其液化并儲存在特制的絕熱真空容器中進運輸的技術，具有儲運密度和適合長距離運輸的特點。在氫能應中具備儲運量更、純度更、充裝更快、占地更等優勢。按照運輸形式分為：液氫拖車、液氫槽車和液氫槽船低溫儲氫容器主要由罐體，絕熱結構，持結構，安全附件和儀表檢測系統構成有機液體運氫是通過化學反應將氫存于特定的有機

106、化合物中，將氫和有機液體結合，到使終端再通過脫氫反應裝置將氫釋放出來。加氫過程是放熱反應，脫氫過程是吸熱反應。加氫和脫氫反應需要在定的溫度和壓下進，整個過程需要消耗定的能量，且需要效的催化劑，隨著循環次數的增多，儲氫系統的效率會衰減。另有機載體的產使環節可能存在環保安全問題。有機液體儲氫技術的有點是儲氫密度，不易揮發，不易燃易爆，可在常溫常壓下進儲存和運輸，是種很有潛和應前景的新型儲運技術。運氫方式運輸特點壓力MPa體積儲氫密度kg/m3質量儲氫密度wt%運氫成本元/kg能耗kWh/kg經濟距離km問題問題低溫液態運輸槽車360-4300 kg/車0.6641413.5711200液化能耗和成

107、本，設備要求有機液態運氫槽車2600 kg/車常壓40-50415-200加氫及脫氫處理使得氫的純度難以保證121運氫方式運輸特點壓力MPa體積儲氫密度kg/m3質量儲氫密度wt%運氫成本元/kg能耗kWh/kg經濟距離km問題問題固態運輸貨車1000 kg/車4501.29.621.715501000出現問題少，但尚未得到普及應其它運輸式主流運輸式，裝卸難點122固態儲運氫車有固態儲氫容器（配置電加熱棒或管路，壓溫度傳感器，氫管路組成），輔助加熱系統，安全監控系統等構成。固態儲氫主要分為物理儲氫和化學儲氫兩種式。物理儲氫主要通過活性炭、碳納管、碳納纖維等碳基材料進捕捉氫，屬有機框架物，共價有

108、機架物具有微孔吸附氫?；瘜W儲氫主要利儲氫合在定的溫度和壓下，與氫發反應形成氫化物，當溫度升時屬氫化物會分解并釋放氫。儲氫合主要有鎂系儲氫合，鐵系儲氫合，稀系儲氫合，鈦系儲氫合，鋯系儲氫合等。國外運氫式優于國內，應更為成熟，態長管拖車氫運輸是當前應主流，運輸半徑達到150公，國外前也有少量應液體氫槽車運輸。國內前主要采壓態運輸，壓態運輸以長管拖車為主，結合集裝格范圍補充。未來，隨技術成熟，能耗及成本降低，液態氫槽車和有機載體是最適合的運輸式，具有發展潛，運輸半徑可達3000-4000公。同時結合第三章調研結果，前固態儲氫是們最期待的儲氫式。運氫未來趨勢主要為提儲氫密度、降低運輸成本、提安全性、擴

109、應范圍。在技術發展平，國內的關鍵零部件仍依賴進，儲氫密度較國外更低。國外在液氫運輸的技術相對成熟，安全運輸問題得到了充分驗證。此外，國外在管道輸氫也有定的應，國內管道輸氫技術尚處于初級發展階段。0%0%20%30%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%2018年2020年2030年2050年運氫種類運氫細分所屬階段未來主流應用探索研發現狀主流應用現狀主流應用非主流應用非主流應用集裝格國外國外長管拖車國內外管道國外國內槽車國外國內外有機載體國外儲氫屬國外車、輪船等國外國外20%25%40%45%0%20%40%60%2018年2020年2030年2050年集裝格長管拖車管道槽

110、車有機載體儲氫金屬其它123材料要求學性能：鋼材的抗拉，屈服和延伸率的良好匹配，在確保強度的情況下，具備良好的韌塑性，降低脆性破壞的風險。藝性能：制造過程中的冷熱加藝對鋼材的塑性延伸率、沖擊吸收能量、彎曲變形能等影響，另還需考慮焊接性能。氫相容性：選擇在氫環境下能夠抵抗氫致延展性下降，氫致開裂和氫損傷的屬材料，屬材料需具備防氫滲透的性能要求。環保性：不得含有有害物質。儲氫密度采更輕的復合材料，提儲氫容器的承壓能來提升儲氫密度。安全性能密封：采可靠的密封技術，防氫泄漏，提存儲安全性。未爆先漏：要求容器的臨界裂紋尺于壁厚，容器失效時表裂紋會穩定的擴展直穿透壁厚先發泄漏，長度向仍有夠的冗余，從避免由

111、于容器整體快速破裂引起的嚴重后果。安全附件：安全閥的整定壓不得超過壓容器的設計壓，以確保容器超壓時能夠快速釋放體。使用壽命設計需要考慮容器在使過程中會承受交變載荷應和充放次數，另研究壓氫對瓶疲勞損傷的影響和全命周期的檢測技術是前儲氫臨的技術課題。充裝速率容器的設計應考慮快速的充放氫的能，以滿效運營的能。124摻氫比例天然摻氫后將對天然管基礎設施及終端能設備產影響，應綜合考慮管材、設備、藝的適應性，確定氫含量閾值，確保天然摻氫輸送的安全性。管材及終端設備的適應性問題天然摻氫后，管道本體、焊縫、壓縮機、流量計、調壓器、閥門等均暴露在壓富氫環境中，發氫脆、氫腐蝕等氫損傷的風險有所加，將對天然管道的運

112、況、設備性能、安全維護帶來較改變。對于終端戶，燃器具、燃輪機、鍋爐、業窯爐等燃燒設備因各燃燒性能的不同對摻氫天然的適應程度不盡相同，需要考慮摻氫后的燃互換性以及摻氫對燃燒特性的影響，適時開展摻氫天然與管材及終端設備的適應性分析。安全問題與天然相，氫的爆炸極限范圍更，壓情況下的滲漏速率更快，更易發泄漏燃現象，相應地摻氫天然泄漏后的爆炸風險也將有所擴。研究摻氫天然泄漏擴散規律及安全風險管控，是發展天然摻氫產業需重點關注的問題。125材料要求耐低溫：材料應具備良好的低溫學性能，能夠耐受-253的低溫況，并具備耐腐蝕性和可焊接性。氫相容性：材料在濃度氫環境下保持穩定的機械性能，抵抗氫脆的能。絕熱性能：

113、材料需要具備良好的絕熱性能，防液氫化造成的損失和風險。環保性：不得含有有害物質。靜態蒸發率靜態蒸發率是液氫容器絕熱保冷性能的指標，降低靜態蒸發率對于提儲存效率，降低成本和安全運關重要。通過選擇性能材料，優化結構設計和絕緣層是降低靜態蒸發率的個技術途徑。安全性能超壓防護：通過實時監控液氫的蒸發所造成的壓升，當系統壓達到風險壓值時，通過泄壓裝置進放氫泄壓。防泄漏設計：密封結構設計確保密封部位有夠的接觸積和壓，以提密封效果。安全閥：液氫安全閥應能在最低溫度到65的范圍內能夠應對可能的壓波動。結構設計液氫容器的設計需考慮內壓、外壓、沖擊和振動等多種學條件，確保在極端環境下的穩定性和安全性。有機液體性能

114、有機液體的介質特性對于儲運的安全和效率常重要，包括但不限于：質量和體積儲氫密度熔點合適，常溫條件下為穩定的液態組分穩定，沸點，不易揮發脫氫容易，并不污染氫介質成本毒害，對環境友好可循環使的次數多126固態金屬材料性能吸氫屬的材料性能對于整個系統的安全，效密切相關，其技術要求包括但不限于：質量和體積儲氫密度吸氫和放氫速度快良好的熱學性能性能穩定，循環壽命長安全性好（在作條件范圍內，不會發然，爆炸和泄漏）環保性，不得含有有害物質127128密封件風險儲氫容器承載內壓的的螺栓裝置若裝配不好會導致積的氫泄漏。密封圈在壓氫環境下長期使會發膨脹，導致其密封性能的下降。材料風險氫可能導致屬材料發氫脆現象，導

115、致其機械性能和使壽命的下降。材料風險容器破裂：容器若出現破裂，會有能量快速釋放，形成激烈的沖擊波，若有碎產，會對周邊造成極的傷害。濃度氫如果被體吸，會對體的粘膜、呼吸道與肺泡產定的刺激作。安全附件：安全閥，壓釋放裝置在未能整定壓下及時泄放引起容器過壓，另壓傳感器，氫探測器的失效導致未能及時的發現風險，導致錯失補救時間。氫氣泄漏和擴散瓶體螺紋加質量不合格、螺紋在拆卸過程中存在不規范操作、扭矩過導致應集中，端塞安裝不規范導致的端塞松動或變形，螺紋機械損傷或產裂紋。外熱影響低溫容器的絕熱性能，液氫靜態蒸發，形成濃度的氫云，遇到點燃源可能會發爆炸。環境風險明，電花，靜電，摩擦，雷電等點燃源風險。安全管

116、理風險安全意識淡薄，未按要求進例檢查，認為操作失誤（如：吹掃，連接等)導致的氫泄漏。市場長管拖車用大容積氣瓶液氫容器固態金屬有機液體儲氫TSG R0006TSG R0005GB/T 33145NB/T 10354NB/T 10355GB 5099GB/T 28053/TPEDISO 11120ISO 11515EN 17339ISO 9809ISO11119EN 12245ISO 10961等ISO 13985ISO 21013EN 13530EN 1251EN 14398ISO 16111/DOT 3AAXDOT 3AISO 11119ISO 11120等/129國內在儲氫技術和關鍵零部件相

117、對落后，依賴進。政府發布相關氫能政策，但政策不。管道運輸成本，槽罐車運輸成本，制冷保溫系統成本，其他保障設備降低運輸成本是運氫技術發展的重要標之。交通運輸部發布了氫（含液氫）道路運輸技術規范的征求意見稿，規定了氫道路運輸的裝備條件、企業條件、運輸要求、裝卸安全、停放要求及應急處置等，這有助于提氫運輸的安全性和效率。隨著氫能技術的不斷發展，氫的運氫技術也將不斷發展和完善，以滿不同領域的需求。前應最多還是屬于壓態儲氫，但存在些不可克服的弊端，如運輸量有限等，使管道輸氫或者液態槽車是未來的發展趨勢。130由于氫的特殊性，必須加強氫能安全技術的研究，加強如傳感器，閥門等關鍵部件的產和應，加強作員安全培

118、訓。4.6 加氫加氫站是為氫燃料電池汽車提供氫加注服務的設施，它們在氫能產業鏈中扮演著關重要的。截2024年6底，中國建成加氫站507座，數量已位居世界第。高壓氫氣加氫站這種類型的加氫站儲存和供應的是壓縮狀態下的氫。氫通常在壓下（約35或70MPa）儲存在型儲罐中。加氫時，通過壓縮機將氫加壓車輛的儲氫罐中。壓氫加氫站是前最常見的加氫站類型，技術相對成熟。液氫加氫站液氫加氫站儲存的是液態氫，這是通過在極低溫度（約-253C）下冷卻氫實現的。液態氫的體積能量密度，適合長距離運輸和儲存。加氫站需要特殊的設備來保持氫的液態狀態，并將其轉化為態以供車輛使。液氫加氫站技術較為復雜，成本較，但可以提供更快的

119、加氫速度。站內制氫、儲氫和加氫一體化加氫站這種加氫站集成了氫的制備、儲存和加注功能。通常使電解制氫或現場使可再能源（如風能、太陽能）進電解。站內制氫可以減少氫運輸成本和風險，提加氫站的靈活性和可靠性。儲氫式可以是壓體或液態，取決于加氫站的設計和技術選擇。這種類型的加氫站可以更好地響應可再能源的波動性，實現氫能的可持續供應。132根據供氫壓等級不同，加氫站分為35MPa和70MPa兩種壓供氫（指加氫機加注壓）。加氫站壓與汽車車載儲氫壓進配套，隨70MPa汽車逐漸普及，未來加氫站壓也要隨之提。類型儲氫容量/千克加氫能力占地面積/平方米優缺點固定式1000公交車25輛/乘車100輛2000-6000

120、占地積，但加氫能撬裝式400-500公交車12輛/乘車50輛200-600占地積，但加氫能移動式200-300公交車8輛/乘車30輛5,000h40,000h15,000h10,000h作在室溫環境，啟動快，功率密度，材料腐蝕性技術發展成熟，啟動快，成本低結構簡單，可使多種燃料，對雜質不敏感作溫度，余熱利價值，可使多種燃料，能量效率，成本低電池效率，余熱利價值，燃料適應性強，需貴屬催化劑對氫中雜質敏感，催化劑使貴屬，成本較功率密度低，對雜質敏感，電解質具有腐蝕性發電效率低，啟動時間長，成本啟動慢，腐蝕性強，熔鹽易受污染，技術成熟度低成本，電解質穩定性差，啟動時間長交通具、分布式發電、移動式電源

121、航天、能源發電、現場發電固定式發電，熱電聯供固定式發電，熱電聯供前質交換膜燃料電池與固體氧化物燃料電池是應較多的兩類燃料電池技術。質交換膜燃料電池具備作溫度低、啟動速度快、動態性能好、功率密度等特性，常適合汽車、移動式電源及分布式發電應。固體氧化物燃料電池作溫度、可產品質熱量，適合規模固定式發電及熱電聯供系統使。燃料電池種類所屬階段國內現狀國外現狀國內外未來趨勢現狀主流應用非主流應用未來主流應用探索研發國內外質交換膜燃料電池在商車領域和固定式發電系統的應為重點發展向質交換膜燃料電應于乘車和分布式發電系統固體氧化物燃料電池應于熱電聯供車燃料電池技術進步發展質交換膜燃料電池應于發電系統(固定式及便

122、攜式)固體氧化物燃料電池技術進步發展，更泛的應于固定式發電及熱電聯供國內外國內外國內外國內外國外國內209燃料電池發電系統是指使燃料電池作為主要發電裝置的系統。相較于使其他動的系統，燃料電池發電系統的主要優勢為：210燃料電池發電系統污染以氫作為燃料時，其產物主要是，溫室體排放效率能量轉換效率于內燃機和傳統發電站安靜作運時噪可靠性移動部件較少，維護要求低環境適應性好適合溫寒海拔等多種環境下的發電場景從4.8.2節的分析可知，質交換膜燃料電池和固體氧化物燃料電池是燃料電池發電系統的兩種主流技術路線。其中質交換膜燃料電池適于便攜式、分布式及固定式發電系統，固體氧化物燃料電池則應于功率發電系統及熱電

123、聯產系統。按照功率等級的不同，燃料電池發電系統的技術路線如下：功率級千級技術要求結構簡單、體積、質量輕、噪低應用場景便攜式電源、家庭備供電、戶外電源、軍事裝備等功率千級百千級技術要求效率、功率密度、集成度應用場景家庭供電、供暖以及商業建筑的獨供電需求211功率百千級兆級技術要求低成本、長壽命、可靠性、熱電聯產應用場景型商業中、辦公室建筑、數據中、業設施等的電供應和熱能供應功率百千級百兆級技術要求功率、低成本、長壽命、可靠性應用場景電負荷調節、調峰電源供應或作為微電的組成部分美國：Multi-Year Program Plan,US Department of Energy,2024本定置燃料電

124、池技術開発,NEDO,2023.2美國能源部和本NEDO對于固定式燃料電池發電系統均制定了技術路線圖，如下：212地區應用場景2025203020352040家庭固定式燃料電池發電效率40%-55%40%-60%以上/45%-65%以上壽命10年15年/15年價格投資回收期5年55%60%/70%壽命10年15年/15年價格1,000,000元/kW(低壓)500,000元/kW(壓)500,000元/kW(低壓)300,000元/kW(壓)/500,000元/kW(低壓)65%系統成本1,200-2,500$/kW1,000$/kW750$/kW213通過規?；a、材料成本降低、制造技術改進

125、等式不斷降低燃料電池發電系統的成本。研究開發更效的電解質材料和電催化劑，并進燃料電池設計優化，提發電系統的轉換效率，減少能量損失。通過改進材料和系統設計來提燃料電池的穩定性和耐性，以延長系統的使壽命。通過集成物聯技術和級控制算法，實現燃料電池發電系統的智能監控、預測性維護和操作優化。通過可按需擴展的模塊化設計，適應不同戶和應的發電需求。燃料電池發電系統與其他可再能源（如太陽能和風能）以及儲能系統結合，創造出能量存儲、共享和聚合的效能源解決案。成本降低效率提升壽命延長智能化與數字化模塊化與靈活性集成與多功能性功能安全管理系統及硬件軟件通訊協議信息安全電適應性防孤島效應故障穿越并離切換有功/功控制

126、電能質量觸電危害熱危害能量危害機械危害安裝法規要求災危害電磁擾度發射性能電磁場評估電磁抗擾度接收性能發電效率整體能量效率動態響應特性壽命低溫性能熱效率功率密度穩態作特性防爆分區防爆電通風仿真評估通風系統尾排系統氫濃度檢測和報警系統爆炸仿真評估溫濕度海拔雪排放風沙鹽霧地震噪聲鄰苯甲酸酯多環芳烴重屬短鏈氯化蠟阻燃劑有機錫化合物關注物質候選清單214215燃料電池發電系統的規?？蛇_兆級百兆級，系統作電壓為百伏上千伏。因此系統在作時將產量的電能。這要求系統設計開發時必須重視電安全，需要通過充分的測試論證對其進驗證。燃料電池發電系統的安全性需要結合多項安全功能來實現，包括電壓保護功能、電流保護功能、溫度

127、保護功能、通信檢測功能、氫泄漏防護功能，并接保護功能，并離切換功能等。安全功能的完整性和可靠性直接決定了發電系統的安全特性。制造商應對燃料電池發電系統進完整的、有效的功能安全風險評估。燃料電池發電系統包含量的電元器件，在作過程中存在電磁兼容的問題。系統應具有在定電磁環境中能夠正常作（抗擾度）并且不對該環境中的任何事物構成不能承受的電磁騷擾（發射）的能。因此燃料電池發電系統的電磁兼容性測試應包含兩個：電磁擾（EMI）測試和 電磁抗擾度（EMS）測試。其中電磁擾測試包括傳導擾測試和輻射擾測試，電磁抗擾度測試包括傳導抗擾度測試、輻射抗擾度測試和靜電放電測試。燃料電池發電系統的應中包含越來越多的并應，

128、即發電系統需要向電反饋電能。這個過程就需要燃料電池發電系統滿并相關要求，主要包括電接保護、電能質量、電撐三。隨著燃料電池發電系統的泛應，涉及戶，商業，型電站，些國家和地區對燃料電池發電系統的安裝要求不斷規范化，陸續出臺相應的安裝法規。從多對燃料電池發電系統的安裝加以要求。當燃料電池發電系統使氫作為燃料時，氫的泄漏將帶來系統所在環境發災乃爆炸的風險。因此在系統設計時需要充分考慮材料的氫兼容性，氫流場的密封，氫管路及零部件的選擇，以及配備氫監測系統及故障處理機制，并通過相應的測試進充分驗證。216216市場電氣安全功能安全電磁兼容并網GB/T 27748.1GB/T 30084GB/Z 21742

129、GB/T 14536.1GB/T 14536.6GB 17625 SeriesGB 17799 SeriesGB/Z 17625 SeriesGB/T 17799 SeriesGB/T 34120GB/T 34133EN IEC 62282-3-100EN IEC 62282-5-100ISO 13849IEC 60730IEC 61508 seriesEN 61000-6-1EN 61000-6-2EN 61000-6-3EN 61000-6-4EN 50549-1EN 50549-2CSA/ANSI FC 1ANSI/CSA FC 3UL 991UL 1998UL 60730IEC 615

130、08 seriesU.S.Code of Federal Regulations,Title 47 CFR Part 15IEEE 1547IEEE 1547.1UL 1741 SBJIS C 62282-3-100JIS C 62282-5-100IEC 60730IEC 61508 seriesJIS C 61000-6-1JIS C 61000-6-2JIS C 61000-6-3JIS C 61000-6-450kW:JEAC 9701KS C 62282-3-100KS C 62282-5-1KS C IEC 60730KS B 13849IEC 61508 seriesKS C 6

131、1000-6-1KS C 61000-6-2KS C 61000-6-3KS C 61000-6-4SPS-SGSF-025-4-1972AS 62282.3.100ISO 13849IEC 60730IEC 61508 seriesAS/NZS 61000.6.1AS/NZS 61000.6.2AS/NZS 61000.6.3AS 61000.6.4AS/NZS 4777.2前，國內燃料電池固定式發電技術雖然已經有所突破，但產品基本處于范驗證階段，沒有實現商業化運。產品的穩定性、可靠性和壽命都需要進步驗證。隨著燃料電池技術在交通領域的泛應，燃料電池產品的將會幅提升，這同樣將促進燃料電池在固定

132、式發電領域的應。2024年811，中共中央、國務院印發關于加快經濟社會發展全綠轉型的意見，提出推進氫能“制儲輸”全鏈條發展，建健全氫能“制儲輸”標準的要求。這必將強刺激氫能燃料電池業的發展，推動燃料電池發電系統的泛應。鑒于氫制儲運等各個環節成本企，靠近廉價氫源的集中或分布式燃料電池發電系統可以同時降低儲運環節的成本，可能是未來主要的發展向。燃料電池發電系統作為使壓氫發電的設備，需要特別重視帶來的風險。燃料電池發電相關技術標準和。燃料電池固定式發電系統標準較少，難以全評價產品的性能、可靠性、經濟性等指標。前燃料電池發電系統的重點應場景可能在業領域(靠近廉價氫源)，以及與綠氫組合發電等。某些類型的

133、溫燃料電池（如固體氧化物燃料電池）具備在發電同時進碳捕捉的潛，這可以作為降低業排放的另種途徑。217燃料電池發動機指于車輛、船舶、飛機等交通具或其他動機械車輛作為主要動來源的燃料電池系統。燃料電池發動機主要由燃料電池電堆模塊、氫系統、空系統、熱管理系統及控制系統構成，其中電堆為系統的核部分。218燃料電池發動機膜電極雙極板集流板端板外殼及緊固件CVM空壓縮機空增濕器中冷器空濾清器消聲器液分離器閥件、管路氫噴射器氫循環（循環泵/引射器)液分離器熱交換器排氫閥閥件、管路冷卻泵去離器節溫器管路PTC系統控制器傳感器執器氫循環泵空管路氫管路空增濕器DC/DC電 堆 泵去離器按照應場景的不同，燃料電池發

134、動機可分為乘車燃料電池發動機、商車燃料電池發動機、道路車輛燃料電池發動機、船燃料電池發動機、機車燃料電池發動機，以及燃料電池航空發動機等。前乘車和商車是燃料電池發動機的主要應場景。功率等級約50kW-120kW技術要求集成度功率密度動態性能好成本低能量效率耐久性好功率等級約80kW-300kW技術要求耐久性好可靠性成本低環境適應性強能量效率219前商車是國內燃料電池發動機的主流應場景，燃料電池發動機正在向功率向發展(200kW乃300kW)。隨著系統開發技術的不斷成熟，以及電堆和輔助系統部件性能的提，燃料電池發動機系統架構得到簡化，系統集成度也將越來越。商車應對燃料電池發動機的耐久性提出了更的

135、要求，未來將繼續在材料、部件、系統設計、控制策略、診斷等致于耐久性的提。材料和零部件性能的提，以及國產化的加速，已經使燃料電池發動機的成本明顯降低。未來規?；a之后，系統成本將進步下降。在乘車和商車應之外，隨著技術的發展，燃料電池發動機將應于更闊的場景，如航空、船舶及道路機械。高功率系統集成耐久性系統成本應用場景220數據來源：TrendBank,2023前燃料電池系統價格已經低于2,500元/kW，預計到2030年，系統價格將下降到700元/kW，系統壽命則達到35,000時。221數據來源：節能與新能源汽車技術路線圖 2.0,中國汽車程學會，2021中國、美國和本制定的燃料電池發動機技術發

136、展趨勢如下列表中所。從表中可以看出，提功率和功率密度，增加壽命和效率，以及降低成本，是燃料電池發動機的主要技術發展趨勢。市場應用場景20252030-2035商車總體標額定功率 120 kW額定功率 180 kW質量功率密度350 W/kg質量功率密度450 W/kg壽命15,000 h壽命 30,000 h最低啟動溫度-40C最低啟動溫度-40C最效率 55%最效率 60%系統成本2,000元/kW系統成本600元/kW集成控制技術壓供技術，低功耗空壓機技術分篩富氧供技術陰極增濕器管理技術溫富氧管理技術陽極引射器與循環泵聯回流控制及體化集成技術向壽命優化的動態運控制技術壽命預測與修復技術系統

137、綜合能量管理技術系統魯棒適應控制技術壓供技術，低功耗空壓機技術分篩富氧供技術222數據來源：節能與新能源汽車技術路線圖 2.0,中國汽車程學會，2021市場應用場景20252030-2035乘車總體標額定功率 90 kW額定功率 120 kW體積功率密度600 W/L體積功率密度800 W/L壽命 5,000 h壽命 7,000 h最低啟動溫度-30C最低啟動溫度-40C最效率 55%最效率 60%系統成本3500元/kW系統成本1000元/kW集成控制技術陰極中壓(3.0 bar)運，壓流量解耦控制寬范圍(4.0 bar)壓流量適應控制部分增濕與含狀態在線識別控制技術增濕器、向壽命的適應濕度

138、閉環控制技術快速-30C低溫冷啟動技術能效、低衰減、快速-40C冷啟動與能量綜合利技術關鍵零部件技術性能緊湊型油空壓縮機，最壓3.0，流量120 g/s集成度燃料電池?？展到y，具備空壓縮、冷卻、體再循環等功能，最壓4.0，流量150 g/s低噪聲效主被動循環體式氫供應裝置，壓升0.2 bar，流量1400 SLPM具備分離，適應極寒環境的多功能氫循環裝置，壓升0.3 bar，流量 2000 SLPM，功耗500 W具備保護功能的效DC/DC變換器，升壓8，峰值效率98.5%，峰值功率100 kW智能型燃料電池系統電接裝置，具備效靈活的變流功能和燃料電池堆在線阻抗檢測等功能，峰值功率 150

139、 kW223數據來源：美國：Multi-Year Program Plan,US Department of Energy,2024本：FCVHDV燃料電池技術開発,NEDO,2024.3市場應用場景20232030最終目標重型運輸壽命10,000 h25,000 h30,000 h最效率64%68%72%Pt量0.4 mg/cm20.4 g/kW0.3 mg/cm20.25 mg/cm2系統成本170$/kW80$/kW60$/kW市場應用場景203020352040重型運輸功率密度0.60 kW/L0.75 kW/L0.80 kW/L壽命50,000 h50,000 h50,000 h作溫

140、度范圍-30C-105C-30C-120C-30C-120CPt量0.19 g/kW0.13 g/kW0.07 g/kW成本4500元/kW較2030年進步下降224觸電危害熱危害能量危害機械危害災危害通風系統尾排系統氫緊急泄放材料兼容電磁擾度發射性能電磁場評估電磁抗擾度接收性能功能安全管理系統及硬件軟件通訊協議信息安全能量效率額定功率峰值功率壽命低溫性能功率密度起動性能穩態作特性動態響應特性225溫濕度海拔雪排放風沙鹽霧振動沖擊噪聲鄰苯甲酸酯多環芳烴重屬短鏈氯化蠟阻燃劑有機錫化合物關注物質候選清單226供氫系統在將車載壓儲氫瓶內的氫經減壓閥減壓后送燃料電池電堆，在為燃料電池電堆提供合適壓、溫

141、度和流量的氫時，瓶閥和減壓閥等關鍵零部件存在失效風險，管路系統接頭存在泄漏風險。針對氫意外泄漏情況，在儲氫瓶、乘客艙及燃料電池系統易于聚集和泄漏處均放置多個氫泄漏傳感器，實時監測車內的氫含量，旦發氫泄漏即采取響應處置，確保乘客安全。針對儲氫供氫等系統出現氫脆效應從導致氫泄漏的問題，當下主要是通過選擇合適材料防出現氫脆。前，壓儲氫瓶選擇鋁合或合成材料，各種燃料管道以及閥件也都采適于氫介質的材料，如抗氫脆的不銹鋼、鋁合材料或聚合物，并且在對儲瓶、管道及閥件的強度設計中留有夠的安全余量，儲氫瓶的安裝及壓氫連接管材質均應符合相關國家規范的安全要求。燃料電池發動機在作時，其輸出電壓可達百伏。隨著電動汽車

142、動系統電壓平臺由400V向800V轉變，燃料電池系統也將輸出與之匹配的更的電壓。因電安全的影響更加顯著，對電設計、電防護及測試驗證提出了更的要求。燃料電池發動機在運過程中會產量熱量，如果這些熱量不能得到有效的管理和控制，燃料電池內部可能出現膜現象，影響燃料電池的性能和壽命。嚴重時會導致質交換膜破裂，引發氫氧的竄現象，產燃燒和爆炸風險。市場安規功能安全電磁兼容GB/T 24549GB/T 24554GB/T 34590GB/T 18655UN R 1342 PfG 2902ISO 26262ISO 6469-2ECE R 10SAE J2578ISO 26262ISO 6469-2SAE J17

143、52SAE J1812227前國內燃料電池發動機的主要應場景為長續航中重載商車領域，燃料電池系統的功率也在不斷增，已經出現了額定功率超過300kW的燃料電池系統。優化電堆關鍵技術，系統集成及控制策略，。2020年，為推動我國燃料電池汽車產業持續健康、科學有序發展，財政部、業和信息化部、科技部、發展改委、國家能源局開展為期四年的燃料電池汽車范應作。為燃料電池汽車范應持政策，對符合條件的城市群開展燃料電池汽車關鍵核技術產業化攻關和范應給予獎勵。這項政策推動了包括燃料電池發動機在內的技術發展，推動了燃料電池汽車產業鏈條的構建，以及對商業運模式的探索。由于技術的發展與國產化程度的逐漸加深，近年來燃料電

144、池發動機的成本不斷下降(前2500元/kW)。為了達到2025和2030年的成本標，需要進步提國產化率，并實現規?；a。氫安全是保證燃料電池發動機安全性的最重要因素。對于功率燃料電池發動機，系統本的電安全和熱安全風險也需要得到重視。隨著低碳環保和新能源的國際潮流到來，全球市場產品的電安全，功能安全，電磁兼容，性能準標準也趨完善。前燃料電池發動機的相關標準還稍顯不，TV萊茵也將和燃料電池業起完善標準體系，更好的促進燃料電池發動機技術的發展。燃料電池發動機在商車和乘車上已經得到了較為泛的應，在其他領域，如船舶、航空及軌道交通領域的應還有闊的發展空間。228燃料電池電堆是燃料電池系統的功能核，由多個

145、單體電池以串聯式層疊組合構成，以提燃料電池的輸出電壓和功率。電堆包括膜電極、雙極板、集流板、端板、密封組件、緊固件和外殼。電堆結構為雙極板和膜電極的交替疊合，并各單體之間嵌密封件，經前、后端板壓緊后螺桿或鋼帶緊固拴牢。燃料電池電堆作時，氫和空/氧分別由進引，經電堆體主通道分配各單電池的雙極板，由雙極板導流均勻分配電極，并在電極進電化學反應產電能。電堆的作溫度通過外部冷卻系統進調控。冷卻液出螺 桿端 板氫空空出氫出單電池冷卻液229按照雙極板材料，分為墨雙極板電堆、屬雙極板電堆與復合雙極板電堆。按照冷卻式，分為液冷電堆與空冷電堆。按照作溫度，分為低溫電堆與溫電堆。PEM燃料電池電堆n耐腐蝕n導熱

146、導電性好n技術成熟n成本n可加性較差n成本較低n導熱導電性常好n功率密度n易于加n容易腐蝕，穩定性較差n抗腐蝕n耐久性好n功率密度n加周期長n成本n冷卻效率，性能好，溫度分布均勻n冷卻系統復雜，密封要求，冷卻液要求極低的電導率n冷卻結構簡單，風扇同時提供冷卻體與氧化劑n冷卻效果般，容易造成燃料電池內部膜n作溫度70 kW單堆額定功率100 kW體積功率密度2.5 kW/L體積功率密度3 kW/L壽命16,500 h壽命30,000 h冷啟動溫度-40冷啟動溫度-40成本1200元/kW成本400元/kW乘車電堆額定功率100 kW額定功率130 kW體積功率密度4 kW/L體積功率密度6 kW

147、/L壽命5,500 h壽命8,000 h成本1800元/kW成本500元/kW性能提升改進型電極材料新型電極材料改進型電池堆結構新型電池堆結構壽命提升在線管理監控新型耐久性材料耐久性控制策略耐久性控制策略成本降低材料與部件批量產低成本材料部件電池堆組裝動產線材料與部件批量產提升電堆體積功率密度提升電堆體積功率密度環境適應溫、污染、海拔環境適應性技術開發動系統綜合熱管理技術中國汽車程學會節能與新能源汽車技術路線圖 2.0 提出的電堆技術路線圖如下表所。233觸電危害熱危害能量危害機械危害災危害發電效率額定功率峰值功率低溫性能功率密度起動性能穩態作特性動態響應特性通風系統氫泄漏材料兼容鄰苯甲酸酯多

148、環芳烴重屬短鏈氯化蠟阻燃劑有機錫化合物關注物質候選清單結構強度密性材料兼容性降額設計故障預測壽命電化學性能化學穩定性熱穩定性體兼容性抗氫脆和氫腐蝕耐環境化性機械強度阻燃溫濕度海拔雪排放風沙鹽霧振動沖擊噪聲234于安全電壓的電壓都可能導致觸電危險，因此應具有防觸電措施，防作過程中對壓回路的接觸。電堆在運過程中，內部的熱量聚集可能導致材料的退化，引發性能衰減乃材料破裂。此外電堆表可能產較溫度，對員造成燙傷危害。應通過外部防護和警標識防熱危害。電堆運過程中可能會積累較多的能量，對員或周圍部件產危害。電堆的災危險主要來源于內部竄及氫泄漏引起的氫氧混合，這需要在材料選擇、部件設計及通風等采取相應措施。需

149、要確保燃料電池作中適宜的狀態，不會產并釋放有害化學物質。電堆本的重量、尖銳表、強度較弱的外殼或安裝架等因素均可能導致機械危害，應采取合理有效的防護措施。燃料電池電堆作時，其內部組件之間、組件內部、以及管路接頭等處存在失效及氫泄漏風險。因此需要保證組件材料的強度及氫兼容性，并采取通風措施及時排出電堆的泄漏氫。235市場安全標準GB/T 29838GB/T 20042.2EN IEC 62282-2-100CSA/ANSI FC 6JSC C 8831JSC C 8842KS C IEC 62282-2AS 62282.3.100236燃料電池電堆正向著研發難度上升，技術成熟度下降，可能導致穩定性

150、和可靠性下降。這需要充分的試驗去驗證新技術和新材料。隨著環保法規的和能源政策的電堆的產和使可能會受到政策法規的限制和約束。如果企業未能及時了解和適應相關政策法規的變化，將可能臨前國產電堆的成本已經下降，下步將通過提關鍵材料國產化率及規?；a實現降本。燃料電池電堆作為使氫發電的設備，需要特別重視標準涉及電堆的性能、安全、環境適應性等多個，為電堆的研發、產和應提供了重要的技術依據。未來隨著燃料電池技術的不斷發展和應領域的擴，隨著技術的進步和市場的擴，燃料電池電堆的應場景從前的車及發電系統領域進海運、航空、機、兩輪車、軌道交通等領域。237膜電極（Membrane electrode assembl

151、y,MEA）是燃料電池最核的部件，是電化學反應發的場所。MEA 主要由質交換膜（Proton exchange membrane,PEM），及其陰陽極兩側的催化層（Catalyst Layer，CL）和體擴散層（Gas diffusion layer,GDL）組合成。為了便質交換膜燃料電池堆的堆疊組裝藝批量化效進，MEA 通常還包括外側的邊框。邊框具有定的厚度和強度，以便與極板之間通過密封墊圈等形式實現密封，將氫、空、冷卻劑與燃料電池堆外部環境相互隔離。MEA決定了電堆性能、壽命和成本的上限，活性、穩定性、低貴屬負載量的MEA對于加速燃料電池商業化進程具有重要意義。238燃料電池膜電極藝技術可

152、分為三代，前主要應CCM五合膜電極技術。有序化膜電極催化劑利率常，可有效降低膜電極成本，是未來膜電極技術發展的趨勢。采熱壓法，在膜兩側壓制涂覆了催化劑層的陽極和陰極體擴散層得到膜電極。制備藝較簡單。催化劑利率低，接觸電阻。已基本被淘汰。采卷對卷直接涂布、絲印刷、噴涂等法，將催化劑、Nafion和適當分散劑組成的漿料直接涂布在膜的兩得到CCM。提催化劑利率，降低傳遞阻，改善膜電極性能，降低成本。前的膜電極主要制備式，商業化程度。通過結構控制將催化層的三相邊界進有序排列，使電極內部質傳導和電傳導形成有序通道進步降低催化劑量，同時提燃料電池性能制備難度，處于研發試驗階段，尚未得到范圍實際應。239膜

153、電極承擔了燃料電池全部電化學反應，以及電，質，體和的傳導。膜電極的制備藝、催化劑的選擇和載量、質膜厚度與磺酸基的含量、擴散厚度與微孔量等因素最終共同影響燃料電池的發電性能及效率。指標材料優點缺點作用全氟磺酸膜部分氟化聚合物質交換膜復合質交換膜氟化聚合物質交換膜質電導率；在燃料電池作條件下具備優異的性能價格低廉；側鏈結構中的磺酸基團的接枝可以提質傳導率導電率；耐溫機械強度；價格低廉價格；在溫低濕條件下，性能顯著下降壽命短、穩定性差；常溫下性能不及全氟磺酸質膜藝不完善化學和熱穩定性差；質傳導率低傳導質電絕緣，防內部短路阻隔氫、氧混合鉑碳催化劑鉑基合催化劑核-殼催化劑鉑基催化劑導電性強、穩定性好，提

154、鉑分散性和利率，可以提升催化劑催化活性提穩定性和質量活性，降低鉑的量降低鉑量，提質量活性顯著降低催化劑成本成本影響膜電極的穩定性核殼結構的穩定性差催化活性低加快陰/陽極電化學反應動學微孔層&撐層碳纖維層碳纖維編織布炭紙紡布優異的導電性、化學穩定性和熱穩定性強度，不易折斷，具有更極限電流具有良好導電性和透性，成本低廉質輕，有利于定型，孔隙率可控紙脆性，缺乏柔性，制備過程中易損壞表平整度較差，制備微孔層存在厚度差異機械強度差藝復雜，強度和耐久性差體傳輸分配改善管理傳導電撐催化層240先在重點提催化劑活性和利率的同時，降低Pt等貴屬含量，并繼續開發Pt催化劑降低成本；其次，繼續開發各種新的藝技術，優

155、化膜電極各個界之間的關系，制備具有功率密度的膜電極組件，從實現低成本、活性和耐久性PEMFC的制造與應；再次，通過核材料的國產化，進步降低膜電極成本，并保證供應鏈安全穩定。質子交換膜催化層氣體擴散層膜電極全氟磺酸膜，作溫度100鉑載量 0.1 g/kW離聚合物含量更低，分布更均勻混合的改性纖維結構碳素紙或復合材料碳素紙炭和適應性強的助劑功率密度1.8-2 W/cm2壽命20,000 h241厚度均勻性質傳導率離交換當量透率拉伸性能180剝離強度溶脹率吸率化學穩定性機械耐久性厚度均勻性貴屬擔載量單電池極化曲線透氫電流密度活化極化過電位歐姆極化過電位電化學活性積串漏率抗反極性能242Pt含量測試4

156、電化學活性積表積、孔容、孔徑分布形貌、粒徑分布晶體結構催化劑堆密度單電池極化曲線催化劑及載體耐久性厚度均勻性電阻機械強度透率孔隙率表觀密度密度粗糙度鄰苯甲酸酯多環芳烴重屬短鏈氯化蠟阻燃劑有機錫化合物物質危險現象原理結果應對措施脹縮，破裂，腐蝕由于機械損傷或熱/化學降解等因素，導致隔膜化失效性能下降，內部體竄漏、短路開發機械強度、熱穩定性和電化學穩定性的膜脫落，結塊，腐蝕催化材料化、流失，降低催化性能，另可能會進膜內，加劇隔膜降解，使陰陽極連通性能下降，內部體竄漏、短路開發活性、穩定性的催化劑破裂，腐蝕由于電化學腐蝕或外損傷等因素，材料厚度粗糙度不均，易于刺穿隔膜性能下降，內部體竄漏、短路提體擴

157、散層的導電性、傳質性能和穩定性機械沖擊，腐蝕，環境化由于溫，裝件應不均或腐蝕等因素，易于導致隔膜損傷性能下降，內部體竄漏、短路，體泄漏增強材料強度、穩定性和耐久性243不同國家地區膜電極及其組件性能和耐久性的評價標準參見下表：市場膜電極催化劑質子交換膜氣體擴散層GB/T 20042.5GB/Z 27753GB/Z 44116GB/T 20042.4GB/T 20042.3GB/T 20042.7DOE測試法DOE測試法DOE測試法/IEC TS 62282-7-1IEC TS 62282-7-1IEC TS 62282-7-1/FCCJ規程FCCJ規程FCCJ規程/244膜電極功率密度和耐久性

158、的提升是促進燃料電池技術發展，擴燃料電池應場景的關鍵因素之。膜電極企業需要通過開發性能、耐久合催化劑，優化催化劑層結構，提質交換膜、體擴散層性能和耐久，改進膜電極設計，開發新型藝設備等法提升膜電極的性能和耐久性。通過技術進步及使國產材料實現膜電極降本。在燃料電池全命周期中，膜電極需要保證良好的機械強度，防由于結構損傷引起的竄或泄露。前膜電極及其組件的評價標準較少，需要根據技術發展及應場景不斷優化現有標準及制定新的標準。燃料電池在更多領域的應，對膜電極的耐久性、低濕度條件性能，以及對反應中雜質的耐受性提出了更的要求。245雙極板(Bipolar plate)是燃料電池電堆的核部件之，主要作為：傳

159、輸和分配反應氣體通過流道將反應體均勻分布在膜電極的有效活性積上進電化學反應機械撐撐膜電極，保持穩定性熱管理排出反應產物；傳導熱量分隔反應體防燃料和氧化劑混合導電收集并傳導電流246燃料電池雙極板需要具備導電率、導熱性好、接觸電阻低、密性、機械強度、耐腐蝕、易加、成本低等性能特點。材料優點缺點墨導電性好，與MEA之間接觸電阻抗腐蝕能強，穩定性好機械強度低，厚度較材料致密性較低，阻性差加過程復雜，成本較不銹鋼、鎳、鈦等材料及其表涂層導電性好材料致密，阻性好機械強度，厚度薄機械加簡易成熟，產效率，成本低易發腐蝕，壽命降低，需加表涂層屬表氧化物會增加接觸電阻，增加燃料電池內阻損耗屬離易于析出，污染電極

160、，耐久性降低樹脂和墨質量輕導電性較好機械強度導熱性略低技術尚處于開發階段摻雜導電材料的晶體硅在壽命、成本、效率及功率密度上具備優勢技術尚處于開發階段PEMFCAFCPAFCMCFCSOFC墨雙極板屬雙極板復合雙極板硅基雙極板墨雙極板屬雙極板墨雙極板屬雙極板屬雙極板合雙極板（鎳基合或不銹鋼）陶瓷雙極板（如鉻酸鑭等）247發展趨勢薄板化，進步提電池的體積功率和能量密度優化產藝，降低產成本模壓板藝研發，提機械強度通過材料改性、鍍膜及涂層以提屬板的耐腐蝕性，降低接觸電阻優化產藝優化復合材料配及結構增加導熱性及機械強度優化產藝，降低產成本未來雙極板的發展方向主要集中在以下幾個方面薄板化材料的選擇與優化表

161、涂層技術發展制備藝的改進，以進步降低成本極板流場設計優化提耐久性248積利率厚度均勻性相對平整度槽深均勻性平度接觸電阻密性接觸涂層厚度涂層結合強度腐蝕電流密度析出離成分和濃度測試抗彎強度密度電阻（平電阻率/垂直電阻率/接觸電阻）腐蝕電流密度鄰苯甲酸酯多環芳烴重屬短鏈氯化蠟阻燃劑有機錫化合物249熱導率熱容由于雙極板的使環境為電堆內部，其安全風險主要是結構損傷引起的反應物泄漏或竄，如下表所：物質危險現象原理結果防護裂紋，斷裂，阻性降低墨為脆性材料，機械強度較低，容易斷裂或產裂紋墨材料致密性較低，阻性差燃料電池性能下降內部體竄漏體泄漏，存在爆炸風險材料及結構設計優化，藝改進腐蝕，鈍化，屬離析出屬材

162、料在酸性和溫下容易腐蝕，易于形成鈍化膜腐蝕過程中會析出屬離，毒害催化劑燃料電池活性、耐久性下降內部體竄漏材料改進涂層技術優化腐蝕，降解，變形或破裂材料機械性能較低，容易變形或破裂在酸性和溫環境下，樹脂材料容易發降解電池性能下降內部體竄漏體泄漏，存在爆炸風險材料及結構設計優化250不同國家地區雙極板性的評價標準參見下表：市場雙極板GB/T 20042.6DOE測試法FCCJ規程251雙極板的技術發展聚焦于材料創新、結構優化和藝改進等。雙極板的性能不但直接影響燃料電池的性能，也為整個燃料電池系統的安全運起到關重要的作。雙極板的降本式主要包括開發新材料、改進產藝及設計優化。在燃料電池全命周期中，雙極

163、板需要保證良好的機械強度和電化學穩定性，防由于結構損傷引起的腐蝕或體泄露。前雙極板的評價標準較少，標準化測試及評估的不斷完善，有助于確保雙極板材料及部件的致性、可靠性和安全性，同時可以為企業提供研發持，有助于加速新材料和新藝的準及應，進推動燃料電池業的堅實健康發展。隨著燃料電池的應范圍不斷擴，雙極板也需要根據不同場景和環境采不同的設計和技術路線。252德國萊茵 TV 光伏產業綠低碳可持續發展書光伏產業綠低碳可持續發展書Chapter德國萊茵 TV 氫能及燃料電池全產業鏈書5 5254電解槽制氫電源電解制氫系統燃料電池電堆燃料電池膜電極燃料電池雙極板燃料電池發動機燃料電池汽車燃料電池發電系統儲氫

164、瓶加氫槍加氫機壓縮機電磁閥、截閥泄壓閥、安全閥LCA 命周期評估EPD III 型環境產品聲明PCF 產品碳跡PEF 產品環境跡EPEAT 電產品環境評價具IEC TS 62994Product Ecodesign 產品態設計Energy Label 能效標簽綠產品產品碳中和組織碳跡/碳核查CDP 碳披露SBTi 科學碳標RE100 全球企業再能源倡議光伏資產全命周期管理凈零碳建筑零碳能源管理體系環境管理體系零碳園區廢棄物零填埋管理體系組織碳中和碳減排/碳核查碳中和凈零排放碳標準碳信碳資產碳交易綠電交易綠證CCER 開發碳跡/碳核查碳減排項審定碳減排量核證碳信及碳匯核證供應鏈數字化認證供應商盡

165、職調查數字產品護照碳管理咨詢溫室體排放內審員培訓注冊碳戰略管理師注冊溫室體核算師可持續發展經理認證產品態設計師認證255ISO 14040ISO 14044ISO 14025ISO 14067ISO 14064-3PAS 2050PAS 20602PfG xxxIEC TS 62994IEC 61853-xNSF/ANSI 457ILCD Handbook(歐盟委員會 PEF）組織碳跡/碳核查CDP碳披露SBTi科學碳標RE100全球企業再能源倡議光伏資產全命周期管理凈零碳建筑零碳能源管理體系環境管理體系零碳園區廢棄物零填埋管理體系組織碳中和ISO 14064-1ISO 14064-3GB/T

166、 51366GHG ProtocolISO14001ISO 50001/GB/T 23331T/CECA-G0171GB/T 36132GB 55015碳減排/碳核查碳中和凈零排放碳標準碳信用碳資產碳交易綠電交易綠證CCER開發ISO 14064-2ISO 14064-3GHG Protocol碳跡/碳核查碳減排項目審定碳減排量核證碳信用及碳匯核證供應鏈數字化認證供應商盡職調查數字產品護照碳管理咨詢ISO 14064-2ISO 14064-3GB/T 33635GHG Protocol可持續產品生態設計法規 ESPR溫室氣體排放內審員培訓注冊碳戰略管理師注冊溫室體核算師可持續發展經理認證產品生

167、態設計師認證ISO 14064-1ISO 14064-2ISO 14067GHG ProtocolISO 26000LCA命周期評估EPD環境產品聲明PCF產品碳跡PEF產品環境跡EPEAT電產品環境評價具IEC TS 62994Product Ecodesign產品態設計Energy Label能效標簽綠產品產品碳中和256257Chapter德國萊茵 TV 氫能及燃料電池全產業鏈書6 6Hyrasia One項是由家在的型能源項，SVEVIND是家總部位于德國的可再能源集團，主營業務為規劃、開發、設計、銷售和運營陸上風電和太陽能光伏以及綠氫能項。2022年計劃向哈薩克斯坦投資個裝機量以及綠

168、氫能項，。所謂的HyrasiaOne項，將運個由風能和太陽能光伏能源供電的電解池基地，滿負荷產的綠氫。同時所產氫于合成氨管道運往歐洲出，通過海上運輸和鐵路運輸到達亞洲或歐洲，圖來源：https:/hyrasia.one/the-projec259圖來源：https:/ Green Hydrogen Company(NGHC)是個由 ACWA Power、Air Products 和NEOM 于 2021年8成的合資企業，正在沙特阿拉伯 NEOM 地區建設世界上最的綠氫基氨產設施。這個價值數億美元的項預計將在2026年底前完成，每天能夠通過電解提供達這些氫將轉化為每年該項將整合達利這些可再能源產

169、綠氫。NGHC 的標是通過綠氫的產和使，每年為全球減少近500萬噸的氧化碳排放。綠氫是通過僅使可再能源（太陽能和風能）電解產的，NGHC 正在利沙特阿拉伯豐富的陽光和風資源來實現這標。NGHC 已經與23家本地、區域和國際銀以及投資公司簽署了融件，并完成了全球最的綠氫產設施的財務結算，此外，NGHC 還與 Air Products 簽訂了獨家的30年承購協議，后者將成為該設施產的綠氨的獨家承購商。NEOM 項不僅將成為綠氫能領域的先驅，還將為沙特阿拉伯的可持續能源轉型和經濟發展做出重要貢獻。該項的實施將有助于沙特實現其2030年愿景計劃，推動國家經濟的多元化發展，并在全球氫能市場中占據領導地位

170、。260H2 Green Steel(H2GS)是家瑞典綠鋼鐵公司，致于建設世界上第座型綠鋼鐵。該公司已經獲得了額外的資，以持其在瑞典北部博登（Boden）的建設，該將使綠氫和可再電相結合，產接近零排放的鋼鐵。H2GS的預計將包括約的電解槽，使其成為歐洲最的綠氫設施之。H2GS的綠鋼鐵產過程旨在減少，與傳統爐技術相，這是個顯著的進步。該公司已經與包括汽車零部件制造商在內的多個合作伙伴簽署了價值超過20億歐元的綠氫衍鋼供應協議。這些合作伙伴包括意利的瑪切嘉利鋼鐵（Marcegagliasteel）、英國的SPM以及德國的爾斯坦集團（Bilstein Group）。H2GS的綠鋼鐵預計將于2027

171、年開始正式產，其產品已經被預訂了半，客戶包括梅賽德斯-奔馳、保時捷、卡車制造商斯堪尼亞、德國汽車技術公司采埃孚和美國企業嘉吉等。H2GS的融資活動包括多輪融資，其中在2023年的次私募中籌集了15億歐元，于建設其位于瑞典博登的型綠鋼鐵和歐洲第座千兆級電解槽。這些資將幫助H2GS在2025年底建成并開始運營綠鋼。圖來源：https:/ PEM電解制氫系統，合同總價為29,000萬元。項總平布置圖，圖來源：圖源吉電股份262，我國個萬噸級綠氫煉化項，位于新疆阿克蘇地區，2023年630投產，待項滿負荷產后，每年可減少氧化碳排放量約48.5萬噸。該項是中國化重點綠氫范程，由中國化新星公司負責實施。項

172、充分利西部地區豐富的太陽能資源，采光伏發電直接制氫，結合塔河煉500萬噸產能的煉。該項電解制氫能達2萬噸/年、儲氫能21萬標。前，在全球已投產的項中，僅有新疆庫車綠氫項電解槽規模達到260MW。槽供貨商包括考克利爾競、隆基氫能和中船718所。該項是全球在建的最光伏綠氫產項，總投資近30億元。中國化新疆庫車綠氫范項區，圖來源：http:/ CH0031的氫安全認證證書。TV萊茵幫助德國配電絡運營商，為在家庭中安全使氫必須滿哪些技術和結構要求做了驗證與測試，以確定輸氫絡中所有材料及現有燃器具的技術和施要求。TV萊茵為德國全國 100 座加氫站進驗收及定期檢查。265TV萊茵為德國軌道交通研究中(D

173、eutsches Zentrum fr Schienenverkehrsforschung(DZSF)開發了針對軌道交通的氫應標準。TV萊茵在科隆建造了個針對燃應的氫測試臺，為供暖業的各類客戶提供測試服務。TV萊茵評估了 ACME 集團在阿曼的綠氨項概念程，并根據TV萊茵 H2.21 標準對綠氨項進認證。266TV萊茵為上海重塑能源科技有限公司的PRISMA XII+(鏡星+)燃料電池系統進了專業的測試評估，并頒發了全球張性能指標評估證書。TV萊茵為上海重塑能源科技有限公司的ELECTRA電堆頒發了基于Fuel Cell Test Program of TUV Rheinland 的性能指標評

174、估證書。TV萊茵為多個兆級的氫燃料電池開發項，提供了技術咨詢和安全審查與評估，包括：HAZOP、HAZID、DSEAR/ATEX 評估、RAM研究、SIL評估等等。267Chapter德國萊茵 TV 氫能及燃料電池全產業鏈書7 7對于整個氫能價值鏈，前的價值認知是能夠意識到綠氫帶給我們的戰略價值和商業價值。對于商業價值，核考量是綠氫成本，這成本需要進步降低，從產綠發電。綠發電的電價應該低于0.5元民幣，達到與煤炭發電價格相持平。如果我們可以去進綠產電，綠氫其實是有著極的商業價值，因為它可以實現和煤炭發電差不多的個價格，同時對環境沒有影響。氫能產業鏈也受到了低碳氫能的產需求，它將會有規模商業范應

175、，成為主要的領導，促進整個綠氫能產業鏈全變。我們認為綠氫有著常光明的未來。歐陽明高中國科學院院、清華學教授“液態陽光”主要包括三個重要環節：風/光發電、電解制氫、氧化碳加氫合成甲醇。其中，通過風、光伏等清潔能源發電于電解制得的氫稱為“綠氫”。與此同時，“液態陽光”技術的產業化落地也臨著三技術難題：風/光電等清潔能源的產出不穩定，規?；娊庵茪涑杀?；此外，相業上常的氧化碳制甲醇，利惰性、溫室體氧化碳制甲醇不僅需要溫壓的反應條件，還需要活性選擇性的催化劑。李燦中國科學院院、連化學物理研究所氫能作為未來清潔能源體系的重要組成部分，是交通領域實現綠低碳轉型的重要能源載體。近年來，全球氫能與燃料電池汽車

176、產業發展不斷加快，但距全市場化的標仍存在系列瓶頸問題，需要全球各協同合作，不斷加強關鍵技術攻關，持續優化發展環境。萬鋼中國科學技術協會主席269前燃料電池車仍處在規模范階段，只有當氫源和燃料電池車售價降到與燃油車差不多的程度、氫能速公路聯、市內加氫站實現基本普及，燃料電池轎車才可能進尋常百姓家。按現在燃料電池車的成本與氫源的售價下降速度，以及加氫站的建設速度，預計2030年前后，燃料電池轎車能進尋常百姓家。衣寶廉中國程院院、連化學物理研究所包信和在論壇上指出，現在的電解氫基本上都還是平穩的電在做電解，所謂的“垃圾電”，太陽能、風能的電，會有，會沒有，會，會低，制氫的效率還是較低的，所以，規模地

177、綠電來電解制綠氫不多。氫可能是個關鍵的東西，因為到了2050年、2060年，可能電化只能達到69%，70%都達不到，還有30%就得要通過氫來解決這部分的問題。包信和中國科學院院、中國科技學校長270LEGAL DISCLAIMERThis document remains the property of TV Rheinland.It is supplied in confidence solely for information purposes for the recipient.Neither this document nor any information or data conta

178、ined therein may be used for any other purposes,or duplicated or disclosed in whole or in part,to any third party,without the prior written authorization by TV Rheinland.This document is not complete without a verbal explanation(presentation)of the content.TV Rheinland AG為安全而萊 茵品質而生Here for safety Born forquality德國萊茵TV中華區TV Rheinland Greater China聯系：衛進電話：+86 21 6081 4515gc-marketing-