氢能源产业链全梳理!
来源：华瑞博远
核 心 观 点：
1.氢能储量大污染小效率高，有望取代传统能源，市场直逼4万亿美元。
氢是最理想的替代能源。氢元素是宇宙最丰富的元素，它构成了宇宙质量的75%。氢取自于水，反应后生成水，实现了可循环零污染，同时氢能热值142KJ/g，效率高，并且无工作温度限制。
目前全球传统能源的年均消费量有45亿亿英热单位，对应市场空间超过3万8千亿美元。如果氢能源成功替代传统能源，其市场空间将直逼4万亿美元。
2.上游电解水制氢技术将成主流，成本是掣肘，期待电价下降带来利润空间。
制氢途径主要有热化学重整、电解水和光解水三类。当前主要以石化燃料化学重整为主，但是该方法不可持续也不环保；光解水是理论上最理想的技术，但仍处于研究阶段。
电解水高效低碳可持续，并且技术业已成熟，高电价引起的高成本是目前的主要障碍。近几年，可再生能源发电的装机总量和发电量都在快速增长，电价下降是必然趋势，所以我们预测未来5-10年电解水制氢即将“有利可图”。
3.中游高密度储氢是关键，高压气态是过渡，看好化学储氢带来产业突破。
高密度储氢有低温液态储氢、高压气态储氢，储氢材料储氢三种。低温储氢不经济；高压气态储氢是目前商业应用的主要方式，但是比容量低限制了它的长远发展。
化学储氢是最理想的，比容量高、安全性好、成本低，但是材料的可逆吸放氢和吸放氢温度技术问题尚待攻克，一旦取得突破将打通整条氢能源产业链。
4.下游固定式领域发展稳定，汽车领域或将激发1万5千亿美元的市场空间，无人机上的应用将是未来看点。
氢能源应用以燃料电池为基础，目前主要分布在叉、固定式和便携式三个方面。
固定式领域发展快速，2013出货功率187百万瓦特，年增长率达到50%。交通领域，叉车市场向好，在美国年复合增速高达52%，小型车或在丰田Mirai首发引领下取得突破，看1万5千亿美元的市场空间。消费级无人机预计将迎来爆发元年，其功能系统目前主要是锂电池，搭载氢燃料电池的无人机具有轻量和高续航特性或将强势逆袭。
一、能源短缺和环境恶化，可持续清洁能源的开发迫在眉睫
1、传统石化能源可用年数不超过120年
能源是人类生存、生活与发展寸步难离的能量载体。没有能源我们人类社会将至少倒退百年。现如今大部分化学能源的储量日益减少，由能源消费引起的环境污染问题也愈发严重，而人类对能源的需求却在与日俱增。这两者的矛盾愈演愈烈，催化了新能源变革的加速发展。
目前人类年均能源消费总量超过127亿吨石油当量，以传统的石化能源石油、煤炭和天然气为主，占据了总能源消费量的80%以上。而石化能源的储量是有限的，据BP统计，按照目前的采储比，煤炭、石油和天然气的可使用年限分别仅剩113年、55年和53年。也就是说，如果不开发新的能源，一百多年以后，人类将面临能源耗竭的绝境。
煤炭、石油和天然气的等，除了是能源系统的支柱外，同时还是橡胶、塑料制品、化纤、农药、医药等生活用品的原料来源，在人类生活的方方面面都扮演着不可或缺的角色。传统能源的耗竭，不仅意味着整个能源体系的瘫痪，我们日常生活的方方面面都将深受影响。
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2、环境恶化，生存受到挑战
传统石化能源的组成元素主要是C、H、O，其中大部分还含有S、N等杂质元素，在它燃烧供能的过程中不可避免的会产生碳氧化物、硫化物、氮氧化物等危害环境的污染气体，其中尤以碳氧化物的排放最为严重。据统计年均排放的二氧化碳量是消耗的化石燃料的两倍多，也即使用1吨石油将排放2吨的二氧化碳。由此造成的大气污染、温室效应等环境破坏已经对人类生活造成严重影响。前两年柴静的穹顶之下向我们揭示了中国雾霾的严峻性，全球变暖导致的冰川融化和海平面上升也都在不断吞噬着人类的生存环境。
3、可持续清洁能源的开发是唯一解决方案
在能源短缺和环境恶化两大困境的威胁下，可持续清洁能源的开发日益迫切。传统能源中80%以上都被用作能量载体为交通运输、工业和发电提供能量，如果将这部分消耗的石化能源用可持续清洁能源替代，能源和环境问题都将迎刃而解。
二、氢能源是终极能源之路
目前可替代的新能源包括可再生电力、生物质和氢能等，我们认为氢能是最理想的新能源，最有希望成为能源的终极解决方案。因为氢能相比于其他能源方案有显著的优势：1）储量大、污染小、效率高；2）比能量高（单位质量所蕴含的能量高）；3）可持续发展。
1、氢能大储量、零污染、高效率
氢元素是宇宙储量最丰富的，它构成了宇宙质量的75%，在地球上排第三，大储量保证其作为能源供给的充足性。此外，氢元素主要以水的形式存在，原料非常容易获取。
此外，氢气的供能方式主要是和氧气反应生成水释放化学能，其产物除了水无其他中间产物，整个供能过程无浪费、零污染。
2、氢能源生产和使用形成可循环闭环，实现可持续发展
氢能的研究已经有几百年的历史了。1766年，卡文迪许第一次从酸和金属反应中制得了氢气，1818年英国首次有目的的电解水制取氢气，开发了新的氢气来源“水”。1970年通用汽车首次提出“氢经济”的概念。近年来，随着燃料电池的迅速发展，氢能作为最适宜的燃料也随之进入一个高速发展阶段。
下图是 “氢经济”概念示意图，氢能来自于水用，使用后的产物仍为水，由此形成一个可循环闭环系统，具有可持续性。
3、氢气比能量高，易于实现轻量化和高续航
氢气是常见燃料中热值最高的（142KJ/g），约是石油的3倍，煤炭的4.5倍。这意味着，消耗相同质量的石油、煤炭和氢气，氢气所提供的能量最大，这一特性是满足汽车、航空航天等实现轻量化的重要因素之一。
现阶段来看，氢气作为能量载体的最大竞争对手是电池。目前电池市场发展已经很成熟，然而氢能具备电池所不能比拟的优势，氢气的比能量远远超过电池，并且没有工作温度限制（电池工作温度范围大概在-20℃~60℃）。
以现在电池领域性能最好的锂电池为例，组装一颗锂电池需要相互匹配的正负极，就按目前理论容量最高的两种电池正负极材料来计算（负极 Si：4200mAh/g；正极LiMn2O4：320mAh/g），锂电比能量=容量*输出电压/质量=4200*4/(1+4200/320)=2KJ/g，算上电池壳等组件（0.5的系数），其比最终能量=2*0.5=1KJ/g。
而氢的理论比能量=142 KJ/g，是锂电池理论比能量的71倍，即使加上储氢材料（以目前所能实现的质量比容量5.4%计算，未来还将持续增加），其比能量=142*0.054=7.67KJ/g，也达到锂电池的7倍多。
比能量高和无工作温度限制所带来的优势是十分显著的。比如，锂电手机一天就要充好几次电，如果换做氢能充氢一秒钟使用一星期再也不是梦想。尤其是在交通运输领域，可以大大提高行驶里程，汽车、飞机、轮船、潜艇将均可实现应用。并且在极端环境中，比如冬天会达到零下四十多度的北方还有南极等地方，氢能都能正常使用。
4、未来电和氢将成为能源结构两大支柱，实现能源的标准化
氢是最理想的新能源，最有希望取代传统能源成为能源的终极解决方案，未来我们将跨入一个崭新的能源社会——氢能源社会。在氢能源社会，将只存在两种能源：氢能和电能，由他们共同构成整个能源网络，成为能源结构中的两大支柱，并实现能源的标准化。在未来，我们将通过一次能源（太阳能、风能、海洋能、热能等）的转换来获取氢和电能，同时氢气可以通过燃料电池技术来发电，而电也可以作用于水制取氢气，从而实现了整个能源网络的互联互通。在电网延生到的地方我们可以取电之便利，而在电网之外我们用氢气储能和供能。
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三、能源正处于产业化前夕，市场空间直逼4万亿美元
氢能源具备各种显著优势也存在迫切需要，市场空间也十分广阔。从产业角度看，氢能已经走在产业化前夕。
1、氢能大蓝海，想象空间无限
目前，全球传统能源的年均消费量分别为石油170793.38万亿英热单位、煤炭159216.83万亿英热单位和天然气125718.18万亿英热单位，对应单价水平分别为16.90、3.71和2.97美元/百万英热单位，以此计算全球每年要消耗掉的能源价值超过3万8千亿美元。氢能作为能源的终极解决方案，将彻底取代传统能源，市场空间将直逼4万亿美元。
2、氢能发展已进入市场推广阶段，政策支持发展有保障
根据美国能源署氢能源计划显示一个新产业的新起一般需经历四个阶段：1.技术研究；2.过渡到市场；3.基础设施完善；4实现产业化。而氢能的应用已经积累了科学家们的大量研究已开始逐渐走向市场，正处于其第二个阶段，产业化之日即将到来。
在第二个阶段政策仍然起主导作用。从全球范围看，很多国家都出台了强有力的扶持政策，其中力度最大响应最积极的是日本，欧盟、美国混合韩国紧跟其上，印度、冰岛、加拿大和巴西也有部署，中国也频出相关政策。
3、氢能产业链三大环节：上游看电解水、中游看化学储氢、下游交通领域值得期待
1、氢能产业链分为上游制氢、中游储氢和下游应用三大环节
氢能的上游是氢气的制备，主要技术方式有传统能源的热化学重整、电解水和光解水；中游是氢气的储运环节，主要技术方式包括低温液态、高压气态和固体材料储氢；下游是氢气的应用，氢气应用可以渗透到传统能源的各个方面，包括交通运输、工业燃料、发电等，主要技术是直接燃烧和燃料电池技术。
有力的政策支撑将保证氢能源的顺利发展，技术的进步是实现氢能源产业化的必要条件。氢能产业链三大环节，每个环节都很很高的技术壁垒和难题，目前我们看好上游的电解水制氢技术、中游的化学储氢技术和下游的燃料电池技术。
2、上游制氢：电解水制氢将成主流，成本将随电价下降而下降
（1）制氢途径主要有热化学重整、电解水和光解水三类
氢能是一种二次能源不可以直接获得，需要通过制备获得。目前制氢技术主要有传统能源和生物质的热化学重整、水的电解和水的光解。其中化石能源重整是主导，成本低并且已“有利可图”，但不可持续、不环保；电解水制氢将成主流，成本将随电价而下降；光解水效率太低，期待技术突破。
（2）当前制氢主要以石化燃料为主要原料，不可持续不环保
2014年全球制氢能力为14400百万标准立方英尺/天，目前维持在一个较为稳定的水平。
其中96%连源于传统能源的热化学重整，还有4%来自于电解水。其用途主要是资源性的，作为化工合成的中间产品或原料，其中60%被用于合成氨，38%用于炼厂石油和煤炭的深加工。
对比几种主要制氢技术的成本，煤气化制氢的成本最低，为1.67美元每千克，其次是天然气制氢2.00美元每千克，甲醇裂解3.99美元每千克，成本最高的是水电解，达到5.20美元每千克。相对于石油售价，煤气化和天然气重整已有利润空间，而电解水制氢成本仍高高在上。
虽然目前电解水制氢成本远高于石化燃料，而煤气化制氢和天然气重整制氢相对于石油售价已经存在利润空间。但是用化石燃料制取氢气不可持续，不能解决能源和环境的根本矛盾。并且碳排放量高，煤气化制氢二氧化碳排放量高达193kg/GJ，天然气重整制氢也有69 kg/GJ，对环境不友好。而电解水制氢是可持续和低污染的，这种方法的二氧化碳排放最高不超过30 kg/GJ，远低于煤气化制氢和天然气重整制氢。
同时电解水制氢的技术相对已经比较成熟，制氢效率也已经能达到70%，未来电解水成本下降也是必然趋势，所以我们认为电解水有望成为制氢的主流技术。
（3）光解水制氢技术看似理想实则困难重重
光解水制氢是一种理想的制氢技术。它的原理是直接利用太阳能，在光催化剂的协助下，将水分解产生氢气。这种方法直接利用一次能源，没有能源转换所产生的浪费，理论上简单高效。然而，这种制氢方法面临的技术仍然面临很多问题。制氢效率低（不到4%）是最主要的问题，所以它离实际应用还有相当长的距离。光催化材料的带隙与可见光能量匹配，光催化材料的能带位置与反应物电极电位匹配，降低光生电子-空穴的复合率是克服这一困难的三大待攻克技术难关。
（4）电解水制氢技术成本将随电价下降而显著下降，将成为未来制氢的主流技术
电解水制氢成本主要来源于固定资产投资、电和固定生产运维这四项开支，其中电价高是造成电解水成本高的主要原因，电价占其总成本的78%。因而电价的下降必将带来氢气成本的大幅下降。
近几年，可再生能源发电的装机总量和发电量都在快速增长，电价的下降是必然趋势。中国已有相关政策出台，发改委下发关于适当调整陆上风电标杆上网电价的通知，将第I类、II类和III类资源区风电标杆上网电价每千瓦时降低2分钱。
电解水制氢成本未来会下降。电价下降和技术发展、规模化效应，都会使氢气成本下降，并且一般新技术的产业化都走在完全实现经济性之前，电解水产业即将兴盛。所以我们预测未来5-10年电解水制氢即将“有利可图”。
3、中游储运：高密度储氢是关键，储氢材料突破将助力氢能大发展
氢是所有元素中最轻的，在常温常压下为气态，密度仅为0.0899 kg/m3 ，是水的万分之一，因此其高密度储存一直是一个世界级难题。储氢问题一旦突破，氢能必将迎来繁荣发展。
（1）储氢技术分类：低温液态储氢、高压气态储氢和储氢材料储氢
目前储氢方法主要分为低温液态储氢、高压气态储氢，储氢材料储氢三种。
（2）低温液态储氢不经济
液态氢的密度是气体氢的845倍。液态氢的体积能量密度比压缩状态下的氢气高出数倍，如果氢气能以液态形式存在，那它替换传统能源将水到渠成，储运简单安全体积占比小。但事实上，要把气态的氢变成液态的并不容易，液化1kg的氢气需要耗电4-10 kWh，液氢的存储也需要耐超低温和保持超低温的特殊容器，储存容器需要抗冻、抗压以及必须严格绝热。所以这种方法极不经济，仅适用于不太计较成本问题且短时间内需迅速耗氢的航天航空领域。
（3）高压气态储氢是产业应用最成熟的技术，但是致命缺点是体积比容量小
高压气态储氢是目前最常用并且发展比较成熟的储氢技术，其储存方式是采用高压将氢气压缩到一个耐高压的容器里。目前所使用的容器是钢瓶，它的优点是结构简单、压缩氢气制备能耗低、充装和排放速度快。但是存在泄露爆炸隐患，安全性能较差。
并且该技术还有一个致命的弱点就是体积比容量低，DOE的目标体积储氢容量70g/L，而钢瓶目前所能达到最高的体积比容量也仅有25g/L。
而且要达能耐受高压并保证安全性，现在国际上主要采用碳纤维钢瓶，碳纤维材料价格非常昂贵，所以它并非是理想的选择，可以作为过渡阶段使用。
（4）储氢氢——储氢密度大，最具发展潜力
储氢材料储氢就是利用氢气与储氢材料之间发生物理或者化学变化从而转化为固溶体或者氢化物的形式来进行氢气储存的一种储氢方式。储氢材料最大的优势是储氢体积密度大，相同质量的氢气用储氢材料储存占用空间最少。并且操作容易、运输方便、成本低、安全等，恰好克服了高压气态储氢和低温液态储氢的缺点，成为最具发展潜力的一种储氢方式。但是它们仍然存在一些技术问题待解决。
储氢材料种类非常多，主要可分为物理吸附储氢和化学氢化物储氢。其中物理吸附储氢又可分为金属有机框架（MOFs）和纳米结构碳材料，化学氢化物储氢又可分为金属氢化物（包括简单金属氢化物和简单金属氢化物），非金属氰化物（包括硼氢化物和有机氢化物）。
物理吸附储氢材料是借助气体分子与储氢材料间的较弱的范德华力来进行储氢的一种材料。纳米结构碳材料包括碳纳米管、富勒稀、纳米碳纤维等，在77K下最大可以吸附约4wt%氢气。金属有机框架材料(MOFs) 具有较碳纳米材料更高的储氢量，可以达到4.5wt%，并且MOFs的储氢容量与其比表面积大致呈正比关系。但是，这些物理吸附储氢材料是借助气体分子与储氢材料间的较弱的范德华力来进行储氢，根据热力学推算其只能在低温下大量吸氢。
化学氢化物储氢的最大特点是储氢量大，目前所知的就有至少16种材料理论储氢量超过DOE最终目标7.5wt%，有不下6种理论储氢量大于12wt%。并且在这种储氢材料中，氢是以原子状态储存于合金中，受热效应和速度的制约，输运更加安全。但同时由于这类材料的氢化物过于稳定，热交换比较困难，加/脱氢只能在较高温度下进行，这是制约氢化物储氢实际应用的主要因素。
目前各种材料基本都处于研究阶段，均存在不同的问题。金属有机框架（MOFs）体系可逆，但操作温度低；纳米结构材料操作温度低，储氢温度低；金属氢化物体系可逆，但多含重物质元素，储氢容量低；二元金属氢化物体系可逆，但热力学和热力学性质差；复杂金属氢化物储氢容量高，局部可逆，种类多样；非金属氢化物储存容量高，温度适宜，但体系不可逆。实现“高效储氢”的技术路线主要是要克服吸放氢温度的限制。
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4、下游应用：万事俱备只欠东风，交通领域起飞在即，无人机上的应用有望成为突破口
氢能源的应用有两种方式：一是直接燃烧（氢内燃机），二是采用燃料电池技术，燃料电池技术相比于氢内燃机效率更高，故更具发展潜力。目前以燃料电池技术为基础的应用已经很广阔，现阶段主要分布在叉、固定式和便携式三个方面，燃料电池车正在大力推进中，未来将遍及所有能源相关下游包括汽车、发电和储能等领域。
从燃料电池出货量来看，目前市场主要集中在亚洲和北美，其中北美增长较快，经过几年的发展已经成为全球燃料电池最主要的市场，占比达到76%。
燃料电池应用领域以固定式领域为主，其次是交通运输领域，便携式领域虽然数量比交通领域多，但因为容量小，因此出货功率非常小，占比几乎可以忽略不计。
（1）便携式领域阻碍重重，有望在军用领域异军突起
便携式领域的应用主要有玩具、小型电源、消费性电子产品和军用电子产品。便携式燃料电池具备体积小、质量轻、效率高、寿命长、运行温度低、红外信号低、隐身性能好、运行可靠、噪声低、污染少等优点。此外后勤优势显著，因为它的电容量大，能够极大地减轻电池带来的后勤负担。但是由于氢气成本过高以及锂电在便携式领域市场成熟，燃料电池很难在短期内快速占领这块市场。不过在军用领域，燃料电池红外信号低、隐身性能好、运行可靠、噪声低和后勤负担低的优势，具有良好的发展前景，其发展或将由此处突破。
美军燃料电池分类中便携式占比38%，比重较大。2012年，美国、德国、加拿大军方对燃料电池的资金投入都非常大。所以我们有理由期待它在军用领域异军突起。
（2）固定式领域是领军，市场逐步壮大
燃料电池因其效率高、持久性好、环境适应度强等优点被广泛应用于通信基站和热电联产系统。
固定式领域燃料电池出货量发展速度快，出货台数年复合增速达到了53%，出货功率年复合增速17%。
固定式领域燃料电池的供应商主要分布在美国、日本、澳大利亚和欧洲。
（3）交通领域起飞在即，市场空间将超过1万5千亿美元。
燃料电池车相比传统汽车，具有无污染，“零排放车”，无噪声，无传动部件的优势，相比电动车，具有续航里程长，充电时间段，起动快（8秒钟即可达全负荷）的优势。因此非常具有发展前景。
目前全球燃料电池车快速增长，2015年投入运营的数量增速达到122%，计划增加的数量增速达到198%。从占比看，乘用车最大，占据了80%左右的份额。
运输领域率先发展起来的是叉车搬运市场，目前主要集中在美国。2008年美国叉车销售数量在500辆左右，2012年将近4000辆，年复合增速高达52%。并且据DOE调查显示，欧洲潜在市场更加广阔，预测高于美国市场56%。
燃料电池叉车主要客户为大的消费品公司和超市，比如沃尔玛、宝洁和可口可乐等，供应商主要是丹麦的H2Logic、加拿大的Hydrogenics、美国的Nuv era Fuel Cells和Oorja Protonics。
小型燃料电池车的发展将触发氢能源爆发式发展。全球汽车销量逐年增长，2014年达到8700多万辆，全球汽车需求量仍十分旺盛。并且据BP预测，2015年运输领域能源消耗量将大于2331.55百万吨油当量，未来也呈增长态势。按此计算，仅交通运输领域，氢能源的市场空间将逾1万5千亿美元。
小型燃料电池车现在正处于商业化转化中。不过从1994年戴姆勒公司就成功研制了首款燃料电池车NECAR1，丰田、本田、通用和现代也相继加入燃料电池车行列，其中日本丰田成为领跑者，在2015年向欧美发售其新款Marai燃料电池车。
Marai与普通电动车相比在性能上有很大的优势。续航距离约700km，足够普通家庭日常使用一周以上，是普通电动车的四到五倍，并且随着行驶里程的加长，在系统成本上相对于普通电动车也将占优势。此外，加氢时间仅需3分钟，最低启动温度可在零下30度，行驶过程中不排放二氧化碳。
市场买单，MIRIA订单超预期。丰田原计划2015年在日本国内销售400辆、向海外出口300辆燃料电池汽车，主要销往美国和欧洲。MIRAI发售后，在日本订单超过3000辆，在美国约2000辆的订单，远超公司预期。但目前由于燃料电池难以量产，同时MIRAI基本为手工制造，因此目前年产能仅为700辆。为此丰田将采取措施分阶段提供MIRAI的产能，计划到2016年产能增至2000辆，2017年增至3000辆。公司预计明年将售出2000辆氢燃料电池车，并计划2020年前全球范围内销售总量达到3万辆。
但是燃料电池车的发展并不是这么顺利，除了受制于前面所提到的储氢问题外，全球加氢站网络尚未建成也是一个阻碍因素。目前加氢站在北美、欧洲、日本、中国、韩国和澳大利亚有分布，全球在运总数也不足200座，即使加上建设中和计划建设的总量也不到300座，并且目前加氢站建设的投资和周期也比较长，很难实现快速布局。加氢站网络的极度不完善是氢动力车的市场推广非常大的阻力。
不过为了实现氢能源的飞跃发展，各国政府大力支持积极推进加氢站建设，其中美洲增速最快，欧洲数量最多，亚洲也在积极布局中。
并且日前福田汽车取得的氢能源客车大订单也将极大的催化氢能源汽车产业的发展。福田公司公告公司取得了100辆8.5m氢燃料电池电动客车订单，是目前全球最大批量的氢燃料电池电动客车订单，其顺利履行，将有利于推动氢能汽车产业市场化进程。
（4）搭乘无人机高速列车，或将打开新的市场
无人机发展至今已在很多领域发挥了巨大的作用，近两年也逐步进入人们的视野成为市场的热点，特别是消费级无人机预计将迎来爆发元年。但是目前无人机大多使用锂电池供能，受限于锂电池容量密度，而无人机不同于汽车，对质量更敏感，需要尽可能减轻起飞重量，无法携带大容量电池，因此其续航能力一直是一个很大的软肋。通常情况下，无人机续航在30-60分钟左右，并且每次充电时间长。氢燃料电池具有续航时间长，加注氢气时间短几分钟就能完成，同时生命周期内性能衰减小的绝对优势，成为无人机功能体系的一个强势可替代选项。
去年，新加坡的HUS公司展示了世界上首个使用氢燃料电池的多轴无人机“HYCOPTER”。HYCOPTER整机重量5Kg，空载续航4小时，1Kg满载续航150分钟。由于使用氢燃料电池，HYCOPTER的结构与其他无人机略有不同，四轴结构，中间搭载氢燃料锂聚合物电池和两根储氢管状容器，最多可以存放4L氢气，充满氢气后的HYCOPTER在电量方面与3Kg重量锂电池相当。HYCOPTER的氢燃料电池来自于HUS的姐妹公司HES（HorizonEnergySystems），其最新产品的能量密度达到了700Wh/Kg（2.5KJ/g），已经远高于锂电池的最高理论容量1KJ/g。
今年3月，美国月刊杂志《大众科学》网站报道，智能能源公司(Intelligent Energy)推出一款用于无人机的氢燃料电池，续航时间可达两个小时，预计这种氢燃料无人机将于今年内上市，并将配备在大疆Matrice 100无人机上，氢燃料电池和燃料加起来只有差不多1.6千克，比之前没替换前的电池轻很多。
今年4月，科比特航空在深圳发布了旗下首款产品化氢燃料多旋翼无人机—HYDrone-1800，最长续航时间长达273分钟，约4个多小时。并且续航根据气瓶的不同分为三个层级：5L大概90min，9L大概180min，14L大概270min。同时科比特会给客户提供整套的电解制氢的设备。
此外，也有航空公司在布局航空用氢燃料电池。据外媒报道，英国易捷航空公司EasyJet正计划测试飞机氢混合燃料系统，希望在飞机上使用氢燃料电池来实现每年节省5万吨燃料及减少二氧化碳排放的目标。他们研发的氢混合燃料系统，可以实现在地面滑行时无须启动发动机，燃料电池将飞机降落时刹车系统的能量捕捉后在飞机滑行时使用，使低成本滑行和主动减少二氧化碳的排放成为可能。EasyJet预计采用此系统后可以实现每年节省2500万-3500万美元的燃油费用。EasyJet预计将于今年试验这项全新的技术。
四、氢能产业链上的公司梳理
一
氢是一种化学元素，在元素周期表中位于第一位。氢通常的单质形态是氢气。它是无色无味无臭，极易燃烧的由双原子分子组成的气体，氢气是最轻的气体，优点不少。
1.高清洁，氢气使用过程产物是水，可以真正做到零排放、无污染，被看做是最具应用前景的能源之一，或成为能源使用的终极形式。
2.高效能，从物质能量密度角度看，氢能源高于汽油、柴油和天然气。据数据显示，氢气功率密度几乎是其他化石燃料的3倍多。
3.低发电成本，注意这个地方用的是发电成本，截个图你们就知道了。
看似这么好，没有不用的道理，那我们把当前的阻碍来聊一聊，今天单从汽车方面来看。
这个地方科普一下，目前氢能源的使用方式有两种。
一种是众所周知的燃料电池，这部分大概率也会进一步的催化，后续多以此为主导，后面重点说。
另一种是纯氢能源汽车，印象中如果没记错，宝马在08年曾经研发过，但是因为成本问题和氢纯度不够的问题，放弃计划。
1.成本高，目前燃料电池汽车为例，燃料电池技术含量高，使汽车的成本高。其次，燃料电池汽车比其他汽车更为紧密，因此维护成本更高。此外，氢气在制备、储存、运输等过程中技术要求高，同样带动了燃料电池汽车的使用成本。
注意不要搞混了，发电成本并不高，使用成本高。
2.加氢站少，因设备与技术的要求，加氢站的建设运营成本远高于加油站和充电站，加氢站的高成本使得它未能更广的覆盖。
一方面是成本高，加氢站建造的费用目前在200-250万美金左右。
另一方面，土地在一线城市来说是绝对的稀缺资源，很难供应如此大且高危的产业大规模建设。
3.运输难度大，氢能源易爆炸且体积极轻，所以在运输端提出了新的要求。
二
说产业链我们都是从上中下游开始梳理，氢能产业链包括制氢、储运、加氢、氢能应用等方面。
上游：制氢
氢能的上游是氢气的制备，主要技术方式包括传统能源的化石原料制氢法、化工原料制氢法、工业尾气制氢法、电解水制氢法以及新型制氢技术等。
氢是二次能源，通过一次能源转化而来。目前，行业最常用的制氢方法包括化石燃料制氢法工业尾气副产氢回收热分解制氢法、电解水制氢法等。
这部分不做科普，实在是太大了，借用（中商产业研究院）的一张图，大家可以看看。
目前最受到重视的就是电解水制氢，目前这部分端口因为受到电价因素的下滑，是利好整体产业链的。
中游：储存运输
刚才上面提到过，氢气是目前已知密度最小的气体，所以在储存端提出了新的要求。氢能储运技术主要包括气态储运、低温液态储运、固体储运、高压气态储氢、有机液态储运等。
低温方法主要运用在航空端，这部分就不赘述了，成本过高。
高压气态储氢：这个类是目前最常用且最好用的种类，相对来说已经较为成熟，储存原理非常简单，采用高压将氢气压缩到一个耐高压的容器里。
目前所使用的容器是钢瓶，存在泄露爆炸隐患，安全性能较差。
固态储氢：利用氢气与储氢材料之间发生物理或者化学变化从而转化为固溶体或者氢化物的形式来进行氢气储存，可以有效克服高压气态和低温液态两种储氢方式的不足，且储氢体积密度大、操作容易、运输方便、成本低、安全等，适合于对体积要求较严格的场景应用，是最具发展潜力的一种储氢方式。
运输方式：
气氢可以用管道网络或通过高压容器装在车、船等运输工具上进行输送。
液氢、固氢输运方法一般是采用车船输送。
下游：庞大的下游整合
汽车属于产业链的下游。
汽车产业上游为汽车生产材料，主要材料为氢燃料电池、氢内燃机、轮胎、电机、内饰外饰等。
中游以氢内燃机汽车，氢能源汽车。
下游目前主要是来自于加氢站和后汽车市场。
这个版块我们认为重点关注加氢站和整车端，整车存在的问题在于盘子太大。
新能源汽车：是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。
所以这部分线通常是和智能驾驶和智慧汽车叠加的。
目前政策上最大的利好是有《中国制造2025》提出实现燃料电池汽车的运行规模进一步扩大，达到1000辆的运行规模，到2025年，制氢、加氢等配套基础设施基本完善，燃料电池汽车实现区域小规模运行。
加氢站：在整个产业链上，我们可以明显的感受出来，加氢站当前属于比较重要的落地窗口。后面如果没有完善的加氢站基础设施，当做加油站看就理解了。
目前，为了支持燃料电池汽车的发展，各国正在积极建设氢能源燃料电池汽车配套设施。据规划显示，到2020年中国将建成100座加氢站，到2030年将建成1000座加氢站。
这个地方提一些我们的看法，如果想跟踪产业链的可以去关注下广东省的一些动向，现在的痛点在于一线城市没地方，二线城市铺不开。
燃料电池端目前主要以以下几种为主：质子交换膜燃料电池（PEMFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、磷酸燃料电池（PAFC）和碱性燃料电池（AFC）等。
这部分后面有机会给大家写。
在这个位置我们主要关注的是电堆，电堆来说占到燃料电池成本的50%左右，是燃料电池的核心系统。
三
梳理下受益的标的，我们之前有发过一份，这份为补充版本，这个题材大多都是叠加式出现的，如缺陷，自动归位之前的单元。最后附上全产业链思维导图
1.制氢
美锦能源:美锦能源已形成从煤炭、焦化、天然气到氢燃料电池汽车的完整的产业链体系，其中焦化业务板块在炼焦过程中焦炉煤气富含50%以上氢气，可以低成本制氢。
华昌化工:2018年政府报批了加氢站项目，并且公司有制氢等技术。。煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体，液体，固体燃料及化学品，进一步生产出各种化工产品的工业。
滨化股份:与亿华通合资设立山东滨华氢能源有限公司（公司占比90%）发展氢能领域技术，主要业务方向是为氢燃料电池汽车加氢站提供合格的氢气。
富瑞特装: 以车载高压供氢系统和加氢站设备为主，开拓了包括氢气制备、加氢站建设、FCV 供氢系统研发多块氢能业务。
2.加氢
美锦能源：对！又是美锦能源，所以知道它为什么最近这么牛了吧，根据公司“一点（整车制造），一线（燃料电池上下游产业链），一网（加氢站网络）”的总体规划，在氢能领域进行全产业链布局。
厚普股份：主要产品智能加氢枪是为燃料电池汽车进行氢气加注的核心零部件设备;17年9月与武汉地质资源环境工业技术研究院合作推进氢燃料电池汽车的应用和推广项目。
雄韬股份：公司湖北建设两个加氢站，汉南加氢站正在建设中，目前基本完工；大同建设两个加氢站，第一座加氢站已经开工建设并于近期开始运营
京城股份：公司拥有亚洲地区最具规模的、技术水平最先进的铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶的设计测试中心及生产线,所生产的35MPa高压铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶(储氢气瓶)已批量应用于氢燃料电池汽车、无人机及燃料电池备用电源领域
鸿达兴业：2018年12月，子公司拟投资2646万建设加氢站项目。
同济科技：联合上海舜华、上海神力建设加氢站。
3.质子交换膜
氢燃料电池核心部件，属于膜电极三大部件之一。
雄韬股份：17年10月和18年1月,分别投资50亿、30亿,在武汉、大同投建氢燃料电池产业园,主要从事氢燃料电池的催化剂、质子交换膜、电堆、电池控制系统等生产研发。
同济科技：质子膜事业部接续承担了多项国家科技攻关任务，研制出具有我国自主知识产权的低成本质子交换树脂和质子交换膜，质子交换膜已通过项目验收。
科恒股份：子公司浩能科技生产的氢燃料电池质子交换膜的涂布设备已经成功销售多台并有多个客户，与国外客户的合作也在洽谈中。
长城电工：持有新源动力8.99%股份,标的是我国第一家致力于燃料电池产业化企业,已实现包括质子交换膜等燃料电池关键材料、电堆组装的生产。
南都电源：持有新源动力8.12%股份,标的是我国第一家致力于燃料电池产业化企业,已实现包括质子交换膜等燃料电池关键材料、电堆组装的生产。
4.催化剂
是膜电极的三大关键材料之一，决定了氢燃料电池的放电性能和寿命。
贵研铂业：独一家，主营业务为铂系金属深加工,铂金是燃料电池主要阳极催化剂原料,是构成电池成本的主要部分。
雄韬股份：公司称有意向布局这部分，但是目前来看比较虚。
5.电池电堆
全柴动力：控股子公司元隽公司从事燃料电池电池、动力系统集成以及燃料电池的核心部件研发、生产和销售；元隽公司自主研发质子交换膜，质子交换膜是燃料电池的核心部件之一。
潍柴动力：持有弗尔赛33.5%股份,为其第二大股东,标的是我国最大的燃料电池商用车动力系列和乘用车燃料电池模块提供商。
大洋电机：收购巴拉德9.9%股份,标的是质子交换膜燃料电池技术领域中公认的全球领导者,主营燃料电池堆、模块和系统的设计开发等。
6.空压机
雪人股份：持有世界燃料电池空气压缩机龙头企业，持有OPCONAB公司17.01%的股权，其为美国燃料电池企业巴拉德供货商。
英威腾：主营电气传动产品,与爱德曼在氢燃料发动机和系统总成领域合作,其主要生产燃料电池核心部件、电堆和提供动力总成。
7.氢气储存瓶
中材科技：公司已开发储氢瓶。
富瑞特装：以车载高压供氢系统和加氢站设备为主，开拓了包括氢气制备、加氢站建设、FCV 供氢系统研发多块氢能业务。
京城股份：积极引进加氢站装备制造技术，解决氢气储运的瓶颈环节，打造公司在氢能装备制造领域的领先优势和龙头地位。
8.氢能源整车
上汽集团:持有新源动力34.19%股权,标的是我国第一家致力于燃料电池产业化企业,已实现包括质子交换膜等燃料电池关键材料、电堆组装的生产。
福田客车:跨所有制的国有控股大型车企,16年纯电动和插电混合动力汽车销售6531辆;公司采用柔性生产线,新能源车与传统能源车可以共线生产;锂电池客车在2016年公司客车销量占比超过50%。
宇通客车:新能源客车龙头企业，16年销量新能源客车2.69万辆（总量第二、客车类第一）；规模、销量业绩在客车行业位列第一。
潍柴动力: 我国重型卡车主要生产商;目前已拥有新能源动力总成、天然气重卡及发动机本体机、电动叉车等新能源业务;公司LNG发动机本体机的市占率达70%,为全国第一;LNG重卡整车的市占率达20%以上,名列行业前茅。
亚星客车:主营5~18米各型客车,16年实现新能源客车销量3577辆。
中通客车: 拥有国内最完备的节能与新能源客车产品型谱,目前已有5款燃料电池客车。
1、三环集团：固体氧化物燃料电池隔膜板的主要供应商
三环集团位于广东省潮州市，2014年12月3日在深圳证券交易所创业板正式挂牌上市。公司前身是无线电瓷件厂，成立于1979年，主要从事电子陶瓷类电子元件及其基础材料的生产和销售。公司目前主要产品包括光纤陶瓷插芯及套筒、陶瓷封装基座、接线端子、MLCC、陶瓷基片、电阻、陶瓷基体、燃料电池隔膜板等几大类，覆盖电子、通信、消费类电子产品、工业用电子设备和新能源等应用领域。
公司是世界先进陶瓷专家。公司具有40多年电子陶瓷领域技术积累，拥有一支技术研发能力强的研究开发团队。1998年公司组建了广东省电子陶瓷工程技术研发中心，2013年公司以该中心为公司先后承担完成了多项国家级、省级火炬计划和国家“863”计划成果项目并已形成产业化，取得了显著的经济效益和社会效益，被认定为国家“863”计划成果产业化基地。
公司在多个产品上具有突出的市场地位，是中国电子元件协会的副理事长单位。目前，公司的光纤陶瓷插芯及套筒、燃料电池隔膜板、陶瓷封装基座、陶瓷基片、陶瓷基体、接线端子和电阻的产销规模均居行业前列，其中光纤连接器陶瓷插芯、氧化铝陶瓷基板、电阻器用陶瓷基体等产销量均居全球第一位。公司连续26年被中国电子元件行业协会评为“中国电子元件协会百强企业”，并于2014年被评为中国电子元件百强企业第十名。
公司主营中光纤陶瓷插芯及套筒占比最大，达到60%，其余业务占比相均匀，占比都在10%以内。公司近几年经营稳定，营业收入一直维持增长。
公司业务占比最大的光纤陶瓷插芯及套筒毛利贡献最大，占比达到60%左右，其余相对均匀。公司各项业务的毛利水平均比较高，接近甚至超过40%。其中陶瓷封装基座和陶瓷基片业务的毛利率2015年实现较大增长，分别增加了8.9和6.2个百分点。
公司位于氢能源产业链上的业务是燃料电池隔膜板。燃料电池隔膜板是固体氧化物燃料电池的最核心部件，其主要作用是在阴极与阳极之间传递氧离子和对燃料及氧化剂的有效隔离。
公司的燃料电池隔膜板2012年开始量产，产品技术水平居国际领先。公司燃料电池膜隔板机械强度高、离子电导率高，抗老化性能好，使用寿命长，产品平整度好、尺寸及厚度精度高，产品品质客户认可度高，曾被列入国家火炬计划项目。
公司是固体氧化物燃料电池隔膜板的主要供应商。公司主要客户是全球著名固体氧化物燃料电池系统研发和生产企业美国布卢姆能源公司。公司主要竞争对手是日本Nippon Shokubai（日本触媒）。
公司的长期发展战略是研发新型的功能陶瓷材料和生物陶瓷，开发具有核心技术支撑的新型终端应用产品，打造成为具有国际影响力的“先进陶瓷专家”技术品牌。
2、富瑞特装：全球首家突破储氢材料技术的企业
张家港富瑞特种装备股份有限公司，位于江苏省张家港经济技术开发区，成立于2003年，是一家专业从事液化天然气（LNG）的液化、储存、运输及终端应用全产业链一站式整体解决方案的高新技术企业。主导产品有再制造油改气汽车发动机、LNG液化成套装置、LNG、LNG/L-CNG汽车加气站、LNG车用供气系统、LNG船用供气系统、LNG储罐、低温液体运输车、低温液体罐式集装箱、系列低温阀门、真空绝热管、加气枪及海水淡化，气体分离液化等高端能源装备。受油价影响，公司14、15年收入出现较大下滑。
公司2014年切入氢能源领域，与中国地质大学陈韩松教授合作研发的机液态储氢材料是氢能源产业链中游储氢环节的关键技术，公司正积极寻求合作加快推广该项技术的应用。
公司综合毛利率稳定在30%偏上。重装设备和发动机再改造是2014年新增业务。
公司的根本战略是发展清洁能源。公司制订了2015年“创新、转型、突破”的总体战略。除发展天然气相关业务外，公司目前的重要任务是加快储氢材料技术研发及产业化进程，争取早日打通产业链、实现规模化生产。
公司是国内首家研发有机液态储氢材料的企业。氢能是最佳的清洁能源，将氢作为能量载体储存起来，是解决能源问题的最佳方案，而常温常压储放氢技术是解决目前氢能经济应用瓶颈的关键所在。为此，公司2014年战略投资氢能源项目，与中国地质大学陈韩松教授、张家港氢力新能源有限公司签订江苏氢能源有限公司合资成立江苏氢阳能源有限公司，开展氢能源核心技术攻关，重点解决常温常压有机液态高密度储氢技术及脱氢技术难题，以及相关的产业化应用。
公司有机液态储氢材料现已取得阶段性成果。公司的有机液态储氢材料来源于美籍华人程寒松教授的技术专利，他是目前储氢领域最资深的专家之一。程教授所研发出的这种常温常压有机液态储氢材料的沸点至少约为200 度，熔点小于约10 度，所以在常温常压下，它是液体状态。另外脱氢反应温度温和在200 度以下，所以整个反应过程中不会挥发，这样排除了对析出的回收氢气使用复杂分离方法的需要。产生出的氢气在这么低的温度下除了打断碳氢键以外，其他的如碳氮键是非常稳定的，不会产生副反应生成CO 等毒性气体，而且整个过程百分之百可逆，产生的氢气纯度可达99.99%。程教授找出的这种新型常温常压液态有机储氢材料解决了长久以来困扰的氢气的储存和运输问题，可以使氢气储存成本大规模下降。
公司持有江苏氢阳能源有限公司51.97%的股权，占绝对控股地位。公司将以江苏氢阳能源有限公司为平台，投资建设年产1500吨高纯氢气的装置设计、装备制造以及工程建设项目，力争完成工业和车用储氢、脱氢、供氢集成系统、氢能专用运输车、厢式氢能加注成套装置等的研发工作，并开展氢能源在通信基站备用电源、中卡和乘用车上的应用技术开发，打通技术路线，为氢能源的示范应用及产业化建设创造条件。
公司与如皋经济技术开发区管理委员会签订了《氢能源汽车产业战略合作意向书》，双方依托各自的优势，将就共同推进氢能源汽车产业的投资、市场应用与推广进行战略合作事宜。如皋经济技术开发区为国家级经济技术开发区，是一个优质的产业平台，其下设有新能源汽车产业园，全方位战略布局新能源汽车产业。该开发区是国内最早涉足氢能源汽车产业的一员，积累了丰富的项目经验，拥有南通泽禾多家氢能源汽车及其关键零部件制造商，并且是中国首个联合国氢能经济示范城市项目的承担单位。双方将在加氢站、氢能源汽车示范运行、氢能源汽车产业研发、检测平台、燃料电池产业化等方面展开深入合作。并将建立联合工作组，负责合作项目的落实与推进。此次合作有望推进公司氢能源业务步入正轨。
3、长城电工：控股中国燃料电池领域规模最大的企业新源动力9%的股权
长城电工是甘肃省政府国资委监管的国有控股上市公司，于1998年12月在上海证券交易所成功挂牌上市。
长城电工实行母子公司管理模式，主要从事高中低压开关设备、电器元件、电气传动自动化装置、新能源控制装置等产品的研发、制造和销售。目前公司拥有两个层级9户全资子公司，3户控股子公司，5户参股子公司。其中，天水长城开关厂有限公司、天水二一三电器有限公司、天水电气传动研究所有限公司和天水长城控制电器有限责任公司是公司涉足电工电器主业的四户全资子公司。长城电工天水电器集团是公司电工电器主业的经营管理平台；兰州长城电工电力装备有限公司是公司清洁能源产业及系统集成服务的经营管理平台；天水长城果汁集团有限公司是公司浓缩果蔬汁加工产业的经营管理平台。
公司是甘肃电工电器制造业的龙头企业，整体规模和综合竞争实力位居中国电气工业第30位。目前，公司已有5个省级技术中心和工程中心，1个国家级企业技术中心，2个“中国驰名商标”，主导产品均获得甘肃名牌产品和甘肃著名商标称号。是甘肃省重点支持发展的23户企业之一，也是甘肃装备制造业加速发展的两户试点企业之一。公司工业电气及工业自动化控制装置广泛应用于发电及输配电、有色、冶金、石化、煤炭、交通、建筑等国民经济各领域；三峡、鸟巢、宝钢、青藏铁路及神五、神六、神七等国家重点工程采用了公司的产品；公司生产的主要产品出口欧、亚、非、澳等五十个国家和地区。
长城电工的主营收入相对稳定，增长和下滑均不显著，每年营业收入大概维持在17亿上下的水平。
各项业务毛利率水平略有波动，总体维持在相对较高的水平。
长城电工主要通过控股新源动力9%的股权跻身氢能源产业链。
新源动力股份有限公司是中国第一家致力于燃料电池产业化的股份制企业。公司于2001年由中科院大连化学物理研究所等单位发起设立。公司主要从事质子交换膜燃料电池研发生产，产品可应用于汽车、通信备用电源和分布式发电等领域。
公司具有国内外领先的技术优势。公司自成立以来，即承担国家科技部“863”计划重大专项——车用燃料电池发动机研制课题，完成的各项技术指标国内领先，部分关键技术已达到国际一流水平，并以此为基础在燃料电池发动机技术领域取得了多项创新成果，2007年由新源动力提供燃料电池发动机的首辆“PASSAT－领驭燃料电池轿车”研制成功，2010年公司为世博燃料电池车提供燃料电池堆。公司拥有自主知识产权专利技术，涵盖了质子交换膜燃料电池发动机系统关键材料、关键部件、整堆系统各个层面，取得了多项科技创新成果。现拥有自主知识产权专利技术近400件，其中发明专利达到250余件，包括国际专利10余件。2013年公司被认定为首批国家级知识产权优势企业。
公司是目前中国燃料电池领域规模最大的企业。公司是国家燃料电池技术标准制定的主任委员单位，“燃料电池及氢源技术国家工程研究中心”承建单位，现已初步完成产业化布局和10000kW/年的产能建设。
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