01 氢能进入实用领域

2023年5月5日至5月8日，第31届中国国际自行车展览会在上海新国际博览中心举办，展会以“更安全、更智能、更低碳”为主题，共吸引1200余家企业参展。

其中，一家公司展出的一款创新氢能两轮车产品，宣告新能源领域的氢能研究正式进入氢能应用领域。该公司表示该氢电两轮车搭载了全球领先的固态储氢技术，采用了行业先进的阴极闭式空冷金属双极板燃料电池及热管理系统。

鉴于氢能产业的不断发展，从事氢能及燃料电池行业的公司越来越多，投资者越来越重视相关公司在该行业突破的技术瓶颈以及由此产生的企业核心竞争力。

02 专利与技术先进性分析

从万方数据库中以“封闭式风冷氢燃料电池”为核心搜索词进行专利搜索，发现已经布局了阴极闭式空冷燃料电池的企业如图所示，其中排在第一位的正方科技公司已经取得了多项此领域的发明专利。

从中，我们可以得到一些信息：

1）相关专利的公布日期都在近期一两年内，这表明作为氢能行业主要应用场景之一的燃料电池已经从水冷电堆系统开始向风冷电堆系统扩展，一般来说，水冷电堆系统功率大，适用于乘用车和商用车等场景；风冷系统功率较小，适用于双轮车、三轮车、观光车、无人机、小功率无人船等系统。

2）目前一些知名的氢能燃料电池企业如捷氢科技等公司并没有在相关领域进行专利布局，这表明传统水冷燃料电池系统企业具有固定的发展惯性，拓展风冷燃料电池相关业务并非一蹴而就。

我们知道，传统开放式风冷燃料电池系统一般将阴极反应气体的供给和散热结合在一起进行，这会导致两个问题：第一个问题是因为散热所需的风量远大于阴极反应气体所需的风量，从而导致燃料电池的膜电极容易被吹干，不容易在最佳工作状态下运行，使得电池性能下降并降低氢气利用率；第二个问题是由于风扇静压低的原因，一般传统风冷燃料电池系统不会添加导致大压降的空气过滤设备，如果当地的空气质量不行，大量未经处理的低质量空气直接吹到膜电极表面，这会显著降低燃料电池系统的寿命。

故而，相关专利表明，封闭式空冷氢能燃料电池系统主要存在如下两个优点。

第一个优点是电堆散热和反应气体的供给分开进行，这有利于维持燃料电池运行时膜电极内部的水分，从而使燃料电池性能维持在最佳状态，提升燃料利用率。

此外，与开放式系统相比，第二个优点是闭式系统可以使用制备空气或氧气当作反应气体供给源，这避免了污染空气对燃料电池寿命的不利影响。如果闭式风冷燃料电池无法采用制备空气或氧气当作反应气体供给源，那么其避免污染空气对燃料电池寿命产生不利影响的优点无法实现。

总结来说，闭式风冷燃料电池实现的技术难度不高，无显著的技术瓶颈，并且该系统使用当地空气作为反应气体供给源时，还需要仔细考虑其收益是否大于花费的代价。

03  氢能行业发展趋势

目前，全球范围内均是以化石能源制氢为主，国外天然气制氢居多，中国煤制氢为主，工业副产氢也比较充足，而可再生能源制氢均是微乎其微。现阶段氢几乎都是作为工业原料而非能源使用。当前氢气的生产与消费多是由合成氨、合成甲醇、炼油、炼焦等企业自产自用。

欧盟在2022年6月正式通过了 “REPower EU”，要大幅提高可再生能源装机，并在氢能领域将追加投资270亿欧元，到2030年要实现可再生制氢产量1000万吨和进口1000万吨的目标（2020年的氢能战略中只提到生产1000万吨绿氢），以替代难脱碳工业和交通部门的化石燃料。同时，区域内主要国家设定了2030年电解槽安装容量目标，以支持欧盟的战略，例如，丹麦（4-6GW）、法国（6.5GW）、意大利 （5GW）、德国（5GW）和西班牙（4GW）。在欧盟外，英国也2022年4月发布计划，到2030年将国内低碳氢产能目标从安装5GW电解槽提高到10GW。

长期以来，中国并没有专门针对氢能和燃料电池产业的专项政策，对氢能和燃料电池产业的政策支持大都只是发展新能源汽车产业、开展能源或交通领域的科技创新等宏观政策的一部分；2018年开始，在各方带动下，国内对氢能和燃料电池的关注和支持力度明显加大，尤其是部分地方政府明显加大了对氢能和燃料电池汽车的支持力度。

为积极贯彻“碳达峰碳中和”的宏伟目标，我国加快构建氢能体系，推进氢能产业政策规划及制订。顶层设计《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）中》明确：

氢能是未来国家能源体系的重要组成部分。（氢、电、热能融合）

氢能是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体。（绿氢，工业交通等重点领域应用）

氢能产业是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。

据统计，截至2022年12月底，我国25个省市及自治区共公开发布氢能及燃料电池产业专项政策276项。

04   总结

按照冷却方式划分，燃料电池可以分为水冷燃料电池系统和空冷燃料电池系统。水冷燃料电池系统额定功率更高，结构和控制更加复杂，但起步更早。尽管目前很多水冷燃料电池系统产商经过多年发展均推出了各自的电堆系统并成功示范运行，但根据国家重点研发项目来看，即使是水冷燃料电池系统头部企业，在动态响应、实际运行状况的电堆寿命、运行稳定性、严苛环境耐受性等方面的实际运行表现仍存在很大的进步空间，亟需技术突破以促进其进一步的推广运用，其中的技术攻关细节便是相关企业的宝贵财富和沉淀价值。

滴滴氢能春雨滋润燃料电池产业，让其茁壮成长。在此背景下，燃料电池产业从运用于乘用车、商务车的大功率水冷电堆系统逐步向无人机、叉车、自行车等小功率风冷电堆系统扩展。其中，双轮车更是以共享的形式进行投放，避免了前期高昂的购置成本，毫无疑问，这对缓解人们氢是危化品的传统认知，增强氢是能源体系一部分的新认知具有重要的作用，由此而产生的巨大市场前景非常有想象力，因而也获得了资本的青睐。

正方科技创立于2005年，是一家以“智能锂电池模组/锂电池BMS管理系统整体研发、智能制造及销售”的高新技术企业。

公司基于新能源电池智能管理系统（BMS)的研发、设计、智能制造能力，逐渐形成了以叉车供电系统、无人机供电系统、新能源储能系统、电动车供电系统、影视供电系统、氢燃料供电系统为主的六大业务板块。

其中在氢燃料供电系统的研发，公司已经进行了多年研发，并且与大连物理化学研究所等机构合作开发，取得了多项专利。随着时间的推移，我们相信在氢能源燃料电池领域的研究会越来越深入，并取得进一步的研发成果。