2024年中國儲(chǔ)氫材料行業(yè)市場規(guī)模及細(xì)分市場結(jié)構(gòu)分析

2024年中國儲(chǔ)氫材料行業(yè)市場規(guī)模及細(xì)分市場結(jié)構(gòu)分析一、行業(yè)現(xiàn)狀分析儲(chǔ)氫是指把氫氣通過物理或化學(xué)的方法儲(chǔ)存起來。儲(chǔ)氫材料是可以在一定的溫度和壓力下與氫氣發(fā)生發(fā)應(yīng)，并且能可逆吸放氫氣的一種材料。早在1867年，英國科學(xué)家ThomasGraham就使用金屬鈀儲(chǔ)存氫氣，當(dāng)時(shí)一體積的鈀金屬儲(chǔ)存了643.3體積的氫。美國海文國家實(shí)驗(yàn)室與荷蘭的飛利普公司又在20世紀(jì)的60年代發(fā)現(xiàn)了LaNi5、Mg2Ni、TiFe等金屬間化合物，隨后被用于儲(chǔ)氫。與傳統(tǒng)機(jī)械式儲(chǔ)氫相比，利用物理吸附和化學(xué)反應(yīng)方法儲(chǔ)氫優(yōu)勢明顯，有巨大的前景，目前尋找出理想的儲(chǔ)氫材料并用于實(shí)際是世界各國科學(xué)家研究的熱點(diǎn)?，F(xiàn)今的儲(chǔ)氫材料種類非常多，主要可以分為物理吸附材料和化學(xué)儲(chǔ)氫材料。物理吸附材料又可以分為MOFs材料和碳材料，化學(xué)儲(chǔ)氫材料又可以分為金屬氫化物和非金屬氫化物。儲(chǔ)氫材料產(chǎn)業(yè)鏈上游包括稀土、有色金屬、石墨等產(chǎn)業(yè)，為儲(chǔ)氫材料行業(yè)提供生產(chǎn)所需的原材料、工藝技術(shù)、相關(guān)設(shè)備等。產(chǎn)業(yè)鏈上游的原材料供給規(guī)模、材料價(jià)格、工藝水平等方面對儲(chǔ)氫材料行業(yè)存在重大影響。產(chǎn)業(yè)鏈中游是儲(chǔ)氫材料生產(chǎn)環(huán)節(jié)，包括各種儲(chǔ)氫材料的研發(fā)、制造和生產(chǎn)。這一環(huán)節(jié)需要企業(yè)具備高度的技術(shù)實(shí)力和生產(chǎn)能力，以確保儲(chǔ)氫材料的性能和質(zhì)量。儲(chǔ)氫材料產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)業(yè)鏈下游則是儲(chǔ)氫材料的應(yīng)用市場，包括氫能汽車、燃料電池、電力儲(chǔ)能等領(lǐng)域。隨著氫能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，下游應(yīng)用市場對儲(chǔ)氫材料的需求也在不斷增長。因此，中游生產(chǎn)商需要與下游客戶保持緊密合作，了解他們的需求和反饋，不斷改進(jìn)和優(yōu)化產(chǎn)品性能，提升市場競爭力。隨著能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)日益嚴(yán)重。許多國家紛紛加快部署和實(shí)施氫能源戰(zhàn)略，但氫能的使用至今未能商業(yè)化，主要的制約因素就是存儲(chǔ)問題難以解決。因此，氫能的利用和研究成為是當(dāng)今科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。而尋找性能優(yōu)越、安全性高、價(jià)格低廉、環(huán)保的儲(chǔ)氫材料則成為氫能研究的關(guān)鍵。目前，氫可以以高壓氣態(tài)液態(tài)、金屬氫化物、有機(jī)氫化物和物理化學(xué)吸附等形式儲(chǔ)存。高壓氣態(tài)液態(tài)儲(chǔ)氫發(fā)展的歷史較早，是比較傳統(tǒng)而成熟的方法，無需任何材料做載體，只需耐壓或絕熱的容器就行，但是儲(chǔ)氫效率很低，加壓到15MPa時(shí)質(zhì)量儲(chǔ)氫密度不超過3%。而且存在很大的安全隱患，成本也很高。金屬氫化物儲(chǔ)氫開始于1967年，Reilly等報(bào)道Mg2Cu能大量儲(chǔ)存氫氣，接著1970年菲利浦公司報(bào)道LaNi5在室溫下能可逆吸儲(chǔ)與釋放氫氣，到1984年Willims制出鎳氫化物電池，掀起稀土基儲(chǔ)氫材料的開發(fā)熱潮。金屬氫化物儲(chǔ)氫的原理是氫原子進(jìn)入金屬價(jià)鍵結(jié)構(gòu)形成氫化物。有稀土鑭鎳、鈦鐵合金、鎂系合金、釩、鈮、鋯等多元素系合金。具體有NaH-Al-Ti、Li3N-LiNH2、MgB2-LiH、MgH2-Cr2O3及Ni（Cu,Rh）-Cr-FeOx等物質(zhì)，質(zhì)量儲(chǔ)氫密度為2%-5%。金屬氫化物儲(chǔ)氫具有高體積儲(chǔ)氫密度和高安全性等優(yōu)點(diǎn)。在較低的壓力（1×106Pa）下具有較高的儲(chǔ)氫能力,可達(dá)到100kg/m3以上。中科院大連化學(xué)物理研究所陳萍團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)Mg（NH2）／2LiH儲(chǔ)氫體系可在110℃條件下實(shí)現(xiàn)約5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）氫的可逆充放。但是，金屬氫化物儲(chǔ)氫最大的缺點(diǎn)是金屬密度很大，導(dǎo)致氫的質(zhì)量百分含量很低，一般只有2%-5%，而且釋放氫時(shí)需要吸熱，儲(chǔ)氫成本偏高。目前，大量的儲(chǔ)氫研究是基于物理化學(xué)吸附的儲(chǔ)氫方法。物理吸附是基于吸附劑的表面力場作用，根源于氣體分子和固體表面原子電荷分布的共振波動(dòng)，維系吸附的作用力是范德華力。吸附儲(chǔ)氫的材料有碳質(zhì)材料、金屬有機(jī)骨架（MOFs）材料和沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)（ZIFs）材料、微孔/介孔沸石分子篩等礦物儲(chǔ)氫材料。二、產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析近年來，隨著《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021—2035年）》的出臺，氫能被正式列入未來國家能源體系重要組成部分，疊加各地政府相關(guān)政策陸續(xù)出臺，我國政府對氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策支持力度不斷加大，國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策體系不斷完善，行業(yè)開始進(jìn)入加速期。在此情形下，我國對儲(chǔ)氫材料行業(yè)發(fā)展的關(guān)注度也呈持續(xù)提升態(tài)勢，各地相關(guān)政策相繼發(fā)展，均重點(diǎn)指出要加大儲(chǔ)氫材料研制企業(yè)財(cái)政補(bǔ)貼力度，加速探索發(fā)展新型儲(chǔ)氫材料。例如，2024年1月，安徽省發(fā)展改革委發(fā)布的《安徽省氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃》提出，支持儲(chǔ)氫材料等關(guān)鍵材料加速國產(chǎn)化進(jìn)程，按照《支持新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策》，最高可按研發(fā)費(fèi)用和設(shè)備投入的20%給予補(bǔ)助、單個(gè)項(xiàng)目最高不超過500萬元；重點(diǎn)發(fā)展高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、低溫液態(tài)儲(chǔ)氫等儲(chǔ)氫技術(shù)以及儲(chǔ)氫材料、高壓儲(chǔ)氫罐和氫氣運(yùn)輸管道裝備及其零部件。當(dāng)前我國正面臨著能源安全和碳排放兩大挑戰(zhàn)，必須調(diào)整當(dāng)前過度依賴化石能源的能源結(jié)構(gòu)，向著低碳、清潔、智能化的方向發(fā)展。將氫能納入到我國整個(gè)能源體系中，有助于改善我國的高碳能源結(jié)構(gòu)，保障能源安全，其應(yīng)用不僅是備受關(guān)注的燃料電池汽車，還應(yīng)包括氫能發(fā)電、工業(yè)應(yīng)用及其建筑應(yīng)用等。近年來，在政策支持下，我國儲(chǔ)氫材料市場規(guī)模保持穩(wěn)定發(fā)展，國內(nèi)儲(chǔ)氫材料產(chǎn)能日益擴(kuò)張，市場規(guī)模不斷擴(kuò)容。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2023年，我國儲(chǔ)氫材料市場規(guī)模已增長至10.63億元，同比增長10.96%，較2018年復(fù)合增長了3.9%。從儲(chǔ)氫技術(shù)的原理來看，儲(chǔ)氫技術(shù)總體可以物理儲(chǔ)氫和化學(xué)儲(chǔ)氫兩類，其中物理儲(chǔ)氫包括物理吸附材料，低溫、壓縮儲(chǔ)氫技術(shù)，物理儲(chǔ)氫是目前應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)?；瘜W(xué)儲(chǔ)氫技術(shù)主要包括金屬氫化物材料、配位氫化物材料、有機(jī)液體氫化物材料等儲(chǔ)氫技術(shù)。相比于物理儲(chǔ)氫，化學(xué)儲(chǔ)氫更加高效安全。稀土儲(chǔ)氫材料是目前唯一實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用化的儲(chǔ)氫材料，市場規(guī)模與產(chǎn)量占據(jù)主導(dǎo)性地位。數(shù)據(jù)顯示，2023年我國稀土儲(chǔ)氫材料市場規(guī)模占全國儲(chǔ)氫材料市場總規(guī)模的84.76%。隨著經(jīng)濟(jì)全球化和人民生活水平的提高，人類對能源的需求與日俱增。能源是社會(huì)發(fā)展的推動(dòng)力，目前，世界使用的主要能源為煤、石油、天然氣等。但這些均為不可再生資源，同時(shí)燃燒時(shí)會(huì)造成環(huán)境污染、全球變暖、霧霾等一系列問題，影響人們的生存環(huán)境。人類需發(fā)展新型的清潔高效能源取代傳統(tǒng)化石燃料。氫能作為化石燃料的首選替代品，引起世界各國密切關(guān)注，氫能應(yīng)用技術(shù)正迅速發(fā)展，氫能的發(fā)展必將帶動(dòng)儲(chǔ)氫材料行業(yè)繁榮。數(shù)據(jù)顯示，2023年，我國儲(chǔ)氫材料市場需求量已增長至7.85萬噸，同比增長11.19%，較2020年復(fù)合增長了11.78%。隨著國內(nèi)下游應(yīng)用領(lǐng)域?qū)η鍧嵞茉吹奶岢约皣鴥?nèi)儲(chǔ)氫材料自身技術(shù)的進(jìn)步，加之美、日、韓、德等國家“氫經(jīng)濟(jì)計(jì)劃”的實(shí)施，預(yù)計(jì)未來全球范圍內(nèi)氫能源行業(yè)將獲得較快的增長。尤其是當(dāng)新能源汽車氫燃料和氫電池生產(chǎn)工藝成熟以及加氫站在全國范圍內(nèi)的廣泛普及，儲(chǔ)氫材料的需求規(guī)模將持續(xù)增長，將日益推動(dòng)儲(chǔ)氫材料市場發(fā)展。三、發(fā)展趨勢分析1、鈦系與稀土儲(chǔ)氫材料仍將是未來金屬儲(chǔ)氫材料研制的重點(diǎn)金屬儲(chǔ)氫技術(shù)由于安全、可靠，具有良好應(yīng)用前景，開發(fā)適用于常溫條件下的低成本、高容量儲(chǔ)氫材料，保證氫氣安全有效的儲(chǔ)存，是解決氫能規(guī)?；瘧?yīng)用的關(guān)鍵。目前儲(chǔ)氫材料主要集中在開發(fā)新材料或?qū)υ胁牧线M(jìn)行改性，對不同儲(chǔ)氫材料的儲(chǔ)氫機(jī)理有待于進(jìn)一步研究。盡管儲(chǔ)氫材料的研究取得了許多進(jìn)展，但現(xiàn)有的主要儲(chǔ)氫材料均存在不同程度的缺陷，離氫能技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用尚有相當(dāng)長的距離。開發(fā)安全穩(wěn)定高效、循環(huán)壽命長的儲(chǔ)氫材料，實(shí)現(xiàn)金屬儲(chǔ)氫材料的工業(yè)化制備是未來儲(chǔ)氫材料研究的主要方向。預(yù)計(jì)未來，鈦系與稀土儲(chǔ)氫材料仍是金屬儲(chǔ)氫技術(shù)研究的重點(diǎn)。2、氫能逐步實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，加速推動(dòng)儲(chǔ)氫材料市場規(guī)模擴(kuò)容氫能應(yīng)用模式豐富，能夠幫助工業(yè)、建筑、交通等主要終端應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)低碳化，包括