固态储氢拓展氢燃料电池应用边界：氢两轮车市场前景如何？
文章来源：全球氢能、中国自行车协会
氢动力具有清洁低碳、高能量密度、续航里程长等优点，在交通领域已形成规模性发展趋势。在氢能产业发展过程中，氢气的储存与运输是连接上游制氢和下游用氢的关键环节。目前，氢气的储运有高压气态、液态和固态3种方式。其中，固态储氢具有体积储氢密度高、安全性好、储存时间长等优势，被认为是最有发展前景的储氢技术。
固态储氢发展如何？
固态储氢是指利用材料对氢气的物理吸附和化学吸附作用将氢气存储在固体材料中。
金属氢化物吸/放氢原理图
与其他储氢方式相比，固态储氢最显著的两个优势：
体积储氢密度高。以MgH2储氢为例，其体积储氢密度可达106kg·m3，为标准状态下氢气密度的119倍，70MPa高压储氢的2.7倍，液氢的1.5倍。
安全性能好。固态储氢可在常温常压下进行，储罐易密封，在突发事件下即使发生氢气泄漏，储罐也可自控式地降低氢气泄漏速度和泄漏量，为采取安全措施赢得宝贵时间。
一般地，根据吸附原理，固态储氢材料分为物理吸附储氢材料和化学吸附储氢材料。
物理吸附机制是指通过范德华力将氢分子可逆地吸附在比表面积高的多孔材料。物理吸附储氢材料包括碳基材料（如石墨、活性炭、碳纳米管）、无机多孔材料（如沸石）和金属有机骨架化合物（MOFs）等。由于大多数物理吸附类材料在较低的温度下才能达到一定的储氢密度，常温常压下吸氢量很低，因此限制了其应用。
化学吸附机制中，氢一般是以离子键或共价键与其他元素结合，生成金属氢化物等材料，在一定条件下可逆地吸收和释放氢气。化学吸附储氢材料主要包括金属氢化物（如LaNiH、MgH）、配位氢化物（如NaAIH）、化学氢化物（如NHBH）等；目前以金属氢化物最为成熟。同时，金属氢化物储氢材料极为丰富，包括镁系、钛系、钒系、稀土系及锆系等。
固态储氢应用场景
应用方面，当前固态储氢的应用可分为固定式应用和移动式应用。
固定式应用场景包括分布式供能、电力调峰电站、应急备用电源、制氢或用氢现场缓存等领域。固态储氢装置可将氢气进行长时间的常温常压储存，使用时，可利用燃料电池重新将氢气转化为电能供应，或直接释放氢能供应。固定式应用对固态储氢系统的重量要求不高，但对储氢系统的安全性、寿命和成本提出了较高要求。
移动式应用包括车（船）载储氢、运氢等领域的应用。移动式应用的需求与固定式应用不同，需要特别关注固态储氢系统的重量以及储氢罐体与系统间的热交换。在移动应用中，热交换剂必须控制在最低限度，热交换装置应尽可能紧凑和有效。
固态储氢拓展氢燃料电池应用边界
在全世界范围内，经济发达国家和地区正在积极推动固态储氢技术的研究和应用，其中美国、日本、韩国等国家一直处于这项技术的前沿。与国外相比，我国的起步较晚，但是凭借着近年来的技术创新和加强，目前已经取得了实质性的进展，一些特殊场景已有示范性应用。
在氢能汽车领域，固态储氢的应用集中在氢能两轮车。近年来，氢能两轮车已在佛山仙湖度假区、韶州公园、江苏常州、上海临港等地示范运营。
固态储氢拓展氢燃料电池应用边界。
近室温固态储氢具有高安全、高体积储氢密度、换瓶便捷和加氢公辅设施投资低等优势，关键零部件可实现国产化，是最具商业化发展前景的储运方式之一，可强有力支撑绿氢储运，以及氢燃料电池在实际生产和生活中大规模应用。固态储氢为氢源的氢燃料发电系统率先应用于氢能两轮车，突破了近室温高容量固态储氢材料制备技术、固态储氢瓶自动灌装技术、高功率密度风冷电堆制备技术、发电系统总成和智能化控制技术，特色优势显著：
高安全：一般情况下，工作压力<1MPa，相当于自行车轮胎压力；
长续航：不受低温影响，车自身携带储氢瓶，当前采用固态储氢技术的氢两轮车续航里程在55-120km之间，最快时速在20公里左右；
低成本：公铺设施简单，无需高压加氢站；
换瓶便捷：1min内换瓶，如换“奶瓶”一样便捷；
低碳环保：排放产物是水，清洁友好；
我国两轮车市场现状
两轮车是中国广大城市与城镇普通民众中断距离出行的刚性需求，可持续发展需要全行业持续创新，不断满足用户需求。
根据各主产区行业协会调查统计并结合国家统计局规模以上企业数据，2022年，我国自行车行业运行呈现以下特点——
受外需减弱影响导致自行车产量大幅度下降，电动自行车产量保持平稳增长。统计数据显示，2022 年，自行车产量为 5135.2万辆，同比下降32.8%；电动自行车产量为4923.8万辆，同比增长8.2%。
利润增长较快，盈利能力进一步提升。2022年，自行车电动自行车规模以上企业营业收入同比增长3%，利润同比增长20%以上。
出口增速降幅较大。2022年自行车出口量同比下降39.7%，出口额同比下降27.0%。1-12 月，零部件出口额同比下降 7.4%。
2023上半年，自行车生产稳步恢复，国内需求持续扩大、外贸出口降幅有所收窄。1-6月，受出口大幅度下滑影响，自行车规模以上企业产量同比下降 25%；电动自行车规模以上企业产量同比增长 10%，电动自行车子行业继续保持平稳增长。
经济效益显现回暖趋势，行业利润实现较快增长。自行车电动自行车行业规模以上企业营业收入同比下降 6%，全行业利润同比增长 24%。
从宏观数据上不难看出，全球贸易状况处于低位，外需走弱，开拓和布局内销市场是行业当下的重要工作之一。事实上，纯电动两轮车的发展已经凸显诸多挑战，包括激增给电网带来巨大压力、电动两轮车充电慢、电池存在衰减、污染及火灾安全隐患等。此外，冬天气温比较低，电动车的续航能力会变弱。
近年来，全球清洁能源的呼声愈来愈烈。当前，在政策大力支持下，氢能行业高速发展，产业欣欣向荣，同样各个方面也存在一些质疑的声音，对氢能发展的前景、氢能应用的真实性与可靠性等内容持保留态度。
氢能两轮车在续航、补能、综合用能成本、安全性等方面优势明显，结合符合双碳方针的氢能“轻量化”解决方案使其成为中短途出行领域的发展选择。此外，随着大众共享出行意识不断提升，以及共享助力车投放规模持续扩大，共享助力车的日常使用率将进一步提高。
在这个背景下，2023年，氢两轮车发展“势如破竹”，新老玩家齐聚，攀业氢能、永安行、氢航科技、安泰创明、协氢新能源、暗流科技等老玩家发力，在氢能领域经验丰富的捷氢科技、厚普等新玩家入局，展开激烈竞争。
全球氢能认为，站在氢能应用风口上，如果氢能两轮车能够实现量产化规模效应，将成为两轮车市场的有力角逐者。
当前，国内氢能产业发展正处在降本增效、技术创新以及协同推进的初期探索阶段，氢能产业链上下游协同联动效果还未完全显现出来，同时氢两轮车应用难题如何突破？氢两轮车用固态储氢技术进步空间在哪里？氢能应用何时能够真正落地等问题逐步显现。
全球氢能聚焦当前行业热议话题，将于2023年12月14日在杭州举办“2023储氢与氢两轮车耦合发展沙龙”，重点讨论储氢环节技术前沿、氢能两轮车市场培育、产业链耦合发展等议题，邀请行业内专家学者、氢能头部企业代表等，共同探讨我国氢能产业初期发展的前进之路。END
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