2024年中国储氢材料行业市场规模及细分市场结构分析

2024年中国储氢材料行业市场规模及细分市场结构分析一、行业现状分析储氢是指把氢气通过物理或化学的方法储存起来。储氢材料是可以在一定的温度和压力下与氢气发生发应，并且能可逆吸放氢气的一种材料。早在1867年，英国科学家ThomasGraham就使用金属钯储存氢气，当时一体积的钯金属储存了643.3体积的氢。美国海文国家实验室与荷兰的飞利普公司又在20世纪的60年代发现了LaNi5、Mg2Ni、TiFe等金属间化合物，随后被用于储氢。与传统机械式储氢相比，利用物理吸附和化学反应方法储氢优势明显，有巨大的前景，目前寻找出理想的储氢材料并用于实际是世界各国科学家研究的热点。现今的储氢材料种类非常多，主要可以分为物理吸附材料和化学储氢材料。物理吸附材料又可以分为MOFs材料和碳材料，化学储氢材料又可以分为金属氢化物和非金属氢化物。储氢材料产业链上游包括稀土、有色金属、石墨等产业，为储氢材料行业提供生产所需的原材料、工艺技术、相关设备等。产业链上游的原材料供给规模、材料价格、工艺水平等方面对储氢材料行业存在重大影响。产业链中游是储氢材料生产环节，包括各种储氢材料的研发、制造和生产。这一环节需要企业具备高度的技术实力和生产能力，以确保储氢材料的性能和质量。储氢材料产业链产业链下游则是储氢材料的应用市场，包括氢能汽车、燃料电池、电力储能等领域。随着氢能产业的快速发展，下游应用市场对储氢材料的需求也在不断增长。因此，中游生产商需要与下游客户保持紧密合作，了解他们的需求和反馈，不断改进和优化产品性能，提升市场竞争力。随着能源危机和环境危机日益严重。许多国家纷纷加快部署和实施氢能源战略，但氢能的使用至今未能商业化，主要的制约因素就是存储问题难以解决。因此，氢能的利用和研究成为是当今科学研究的热点之一。而寻找性能优越、安全性高、价格低廉、环保的储氢材料则成为氢能研究的关键。目前，氢可以以高压气态液态、金属氢化物、有机氢化物和物理化学吸附等形式储存。高压气态液态储氢发展的历史较早，是比较传统而成熟的方法，无需任何材料做载体，只需耐压或绝热的容器就行，但是储氢效率很低，加压到15MPa时质量储氢密度不超过3%。而且存在很大的安全隐患，成本也很高。金属氢化物储氢开始于1967年，Reilly等报道Mg2Cu能大量储存氢气，接着1970年菲利浦公司报道LaNi5在室温下能可逆吸储与释放氢气，到1984年Willims制出镍氢化物电池，掀起稀土基储氢材料的开发热潮。金属氢化物储氢的原理是氢原子进入金属价键结构形成氢化物。有稀土镧镍、钛铁合金、镁系合金、钒、铌、锆等多元素系合金。具体有NaH-Al-Ti、Li3N-LiNH2、MgB2-LiH、MgH2-Cr2O3及Ni（Cu,Rh）-Cr-FeOx等物质，质量储氢密度为2%-5%。金属氢化物储氢具有高体积储氢密度和高安全性等优点。在较低的压力（1×106Pa）下具有较高的储氢能力,可达到100kg/m3以上。中科院大连化学物理研究所陈萍团队发现Mg（NH2）／2LiH储氢体系可在110℃条件下实现约5%（质量分数）氢的可逆充放。但是，金属氢化物储氢最大的缺点是金属密度很大，导致氢的质量百分含量很低，一般只有2%-5%，而且释放氢时需要吸热，储氢成本偏高。目前，大量的储氢研究是基于物理化学吸附的储氢方法。物理吸附是基于吸附剂的表面力场作用，根源于气体分子和固体表面原子电荷分布的共振波动，维系吸附的作用力是范德华力。吸附储氢的材料有碳质材料、金属有机骨架（MOFs）材料和沸石咪唑酯骨架结构（ZIFs）材料、微孔/介孔沸石分子筛等矿物储氢材料。二、产业现状分析近年来，随着《氢能产业发展中长期规划（2021—2035年）》的出台，氢能被正式列入未来国家能源体系重要组成部分，叠加各地政府相关政策陆续出台，我国政府对氢能产业发展的政策支持力度不断加大，国内氢能产业发展政策体系不断完善，行业开始进入加速期。在此情形下，我国对储氢材料行业发展的关注度也呈持续提升态势，各地相关政策相继发展，均重点指出要加大储氢材料研制企业财政补贴力度，加速探索发展新型储氢材料。例如，2024年1月，安徽省发展改革委发布的《安徽省氢能产业高质量发展三年行动计划》提出，支持储氢材料等关键材料加速国产化进程，按照《支持新材料产业发展若干政策》，最高可按研发费用和设备投入的20%给予补助、单个项目最高不超过500万元；重点发展高压气态储氢、低温液态储氢等储氢技术以及储氢材料、高压储氢罐和氢气运输管道装备及其零部件。当前我国正面临着能源安全和碳排放两大挑战，必须调整当前过度依赖化石能源的能源结构，向着低碳、清洁、智能化的方向发展。将氢能纳入到我国整个能源体系中，有助于改善我国的高碳能源结构，保障能源安全，其应用不仅是备受关注的燃料电池汽车，还应包括氢能发电、工业应用及其建筑应用等。近年来，在政策支持下，我国储氢材料市场规模保持稳定发展，国内储氢材料产能日益扩张，市场规模不断扩容。据统计，2023年，我国储氢材料市场规模已增长至10.63亿元，同比增长10.96%，较2018年复合增长了3.9%。从储氢技术的原理来看，储氢技术总体可以物理储氢和化学储氢两类，其中物理储氢包括物理吸附材料，低温、压缩储氢技术，物理储氢是目前应用最为广泛的技术。化学储氢技术主要包括金属氢化物材料、配位氢化物材料、有机液体氢化物材料等储氢技术。相比于物理储氢，化学储氢更加高效安全。稀土储氢材料是目前唯一实现大规模商用化的储氢材料，市场规模与产量占据主导性地位。数据显示，2023年我国稀土储氢材料市场规模占全国储氢材料市场总规模的84.76%。随着经济全球化和人民生活水平的提高，人类对能源的需求与日俱增。能源是社会发展的推动力，目前，世界使用的主要能源为煤、石油、天然气等。但这些均为不可再生资源，同时燃烧时会造成环境污染、全球变暖、雾霾等一系列问题，影响人们的生存环境。人类需发展新型的清洁高效能源取代传统化石燃料。氢能作为化石燃料的首选替代品，引起世界各国密切关注，氢能应用技术正迅速发展，氢能的发展必将带动储氢材料行业繁荣。数据显示，2023年，我国储氢材料市场需求量已增长至7.85万吨，同比增长11.19%，较2020年复合增长了11.78%。随着国内下游应用领域对清洁能源的提倡以及国内储氢材料自身技术的进步，加之美、日、韩、德等国家“氢经济计划”的实施，预计未来全球范围内氢能源行业将获得较快的增长。尤其是当新能源汽车氢燃料和氢电池生产工艺成熟以及加氢站在全国范围内的广泛普及，储氢材料的需求规模将持续增长，将日益推动储氢材料市场发展。三、发展趋势分析1、钛系与稀土储氢材料仍将是未来金属储氢材料研制的重点金属储氢技术由于安全、可靠，具有良好应用前景，开发适用于常温条件下的低成本、高容量储氢材料，保证氢气安全有效的储存，是解决氢能规模化应用的关键。目前储氢材料主要集中在开发新材料或对原有材料进行改性，对不同储氢材料的储氢机理有待于进一步研究。尽管储氢材料的研究取得了许多进展，但现有的主要储氢材料均存在不同程度的缺陷，离氢能技术的规模化应用尚有相当长的距离。开发安全稳定高效、循环寿命长的储氢材料，实现金属储氢材料的工业化制备是未来储氢材料研究的主要方向。预计未来，钛系与稀土储氢材料仍是金属储氢技术研究的重点。2、氢能逐步实现商业化应用，加速推动储氢材料市场规模扩容氢能应用模式丰富，能够帮助工业、建筑、交通等主要终端应用领域实现低碳化，包括