储氢罐研究报告

储氢罐研究报告
储氢罐是一种氢气储存的容器。

现有氢气的储运容器技术包括高压储氢、液氢储存、金属氢化物储氢、低温吸附储氢、纳米碳管高压吸附储氢以及液体有机氢化物储氢。

各种储氢技术相应的储氢罐也有所区别。

高压气态储氢是目前较为广泛使用的一种氢气储存方式，使用传统不锈钢和铝合金等金属材料制成的压力容器作为储氢罐，其设计制造技术成熟、成本低、灌装速度快、能耗也较低，但是单位质量储氢密度较小，一般只用于大型无缝钢制储罐存储，无需任何材料做载体，只需耐压或绝热的容器就行，但是储氢效率较低。

液态储氢对储氢容器的绝热要求很高，目前民用领域应用很少，多用于火箭燃料等领域。

目前，氢气已经开始应用到汽车燃料电池等领域。

加氢站、移动式储氢罐等对储存容器的储氢密度提出了很高的要求，常规钢制压力容器已经不能满足技术要求。

各类轻质高压储氢容器开始出现。

轻质高压储氢容器技术是伴随着复合材料压力容器技术发展的新兴技术。

高性能的复合材料具有高比强度、高比模量的优点，可以在保证容器承压能力的前提下，大幅度降低容器的质量圈。

材质有碳纤维复合材料、轻质铝内胆纤维全缠绕等。

另外，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。

这类基于吸附储氢模式的储氢罐由储氢材料,容器,导热机构,导气机构和阀门五部分组成。

储氢罐的储氢材料经过几次活化处理后就可以用来正常地储存氢气。

这种储氢罐既可以用来收集储存氢气,也可以为需要氢气的装置提供氢气。

但从技术方面看，目前，各种储氢材料若兼顾安全、成本、容量考虑，还没有一种能达到国际能源协会或美国2010年的目标，尤其是在成本较高，各国普遍处于研发或小批量应用阶段。

在我国，因稀土资源较为丰富，以稀土为原料制成储氢合金，用于新型的储氢罐实现固态储氢。

国内已有部分公司开始生产这类新型储氢罐。

第二节影响我国储氢罐产业的宏观环境分析
一、宏观经济发展对储氢罐产业的影响
2012年，中国宏观经济保持发展，稳中求进。

2012年，我国全年国内生产总值519322亿元，按可比价格计算，比2011年增长7.8%。

全年居民消费价格比上年上涨2.6%，涨幅
比上年回落2.8个百分点。

全年城镇居民人均总收入26959元。

全年社会消费品零售总额207167亿元，比上年名义增长14.3%（扣除价格因素实际增长12.1%），增速比上年回落2.8个百分点。

全年全国粮食总产量达到58957万吨，比上年增加1836万吨，增长3.2%，连续九年增产。

全年全国规模以上工业增加值按可比价格计算比上年增长10.0%，增速比上年回落3.9个百分点。

全年固定资产投资（不含农户）364835亿元，比上年名义增长20.6%（扣除价格因素实际增长19.3%），增速比上年回落3.4个百分点。

全年全国房地产开发投资71804亿元，比上年名义增长16.2%（扣除价格因素实际增长14.9%），增速比上年回落11.9个百分点。

全年进出口总额38667.6亿美元，比上年增长6.2%，增速比上年回落16.3个百分点；出口20489.3亿美元，增长7.9%；进口18178.3亿美元，增长4.3%。

进出口相抵，顺差2311亿美元。

2012年末，中国大陆总人口（包括31个省、自治区、直辖市和中国人民解放军现役军人，不包括香港、澳门特别行政区和台湾省以及海外华侨人数）135404万人，比上年末增加669万人。

人口自然增长率为4.95‰，比上年提高0.16个千分点。

1、国家宏观经济稳中有升，政策连续、稳定，为储氢罐产品发展提供了有利的宏观环境。

但另一方面，在经济运行中依然存在一些突出矛盾和困难。

绿色经济、产能过剩下宏观经济增长方式调整、摩擦、动荡将成为主题，贯穿“十二五”整个规划期。

2、我国的劳动力的成本比较低。

以劳动成本优势著称的中国在生产制造业中的优势是十分明显的，丰富的劳动力资源使得我国劳动力的价格一直保持在较低的水平；另一方面，国内的劳动成本目前开始走上上升的通道，因此，劳动力的成本优势正在逐渐减弱。

3、2012年是“十二五”开局之年。

时值世界经济步入后金融危机时代，面对低碳经济和全球化浪潮的冲击，信息技术将进入一个全新的发展时期。

“十二五”规划将继续推进经济发展方式转变，未来五年，中国能源技术必须坚持自主创新，向清洁能源应用转型；推动低碳、绿色制造发展，随着氢能应用重视，储氢罐作为重要配套市场，将受到重视，对发展有利。

二、国家政策对储氢罐产业的影响
随着世界全球气候恶化、石油危机加剧和人口剧增带来的影响不断加重，实行可持续能源发展战略迫在眉睫。

氢是一种优质的能源载体，氢能燃料电池能够保证陆用、水用、航天及铁路交通工具足够的行驶里程，且比传统汽油、柴油内燃机车更环保。

储氢是利用氢能的关键, 也是世界性难题,许多国家投入巨资进行了研究。

美国2003 年拨款12 亿美元用于关于氢能( 制备、存储) 的研究。

氢能的研究可以使中国在研究氢能汽车方面领先于世界, 使我们的空气干净, 使中国不依赖于外来的石油能源。

我国国家政策对
氢能的利用以及相关产业的发展都非常关注，作为新能源和高新技术产业，国家政策有较强支持力度。

近年来国家相关部委发布的《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》、《关于开展节能与新能源汽车示范推广试点工作的通知》、《关于进一步做好节能与新能源汽车示范推广试点工作的通知》等，都说明了新能源汽车具有较好的发展前景。

2012年4月18日，国务院常务会议讨论通过《节能与新能源汽车产业发展规划》。

会议指出，加快培育和发展节能与新能源汽车产业，对于缓解能源和环境压力，推动汽车产业转型升级，培育新的经济增长点，具有重要意义。

2013年，国务院常务会议讨论通过了《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》，明确了七大新兴产业的发展方向。

其中，新能源汽车产业作为七大产业之一被单独列出来，国家对新能源汽车的重视可见一斑。

这也引发了人们对清洁能源氢能源的高度关注，作为节能减排和绿色能源的首选，氢能源被寄予厚望。

目前，从国际到国内的汽车产业，燃料电池车都被列为汽车工业的发展方向，产业化发展轮廓日渐清晰，已有10多个国家的30个城市开展了燃料电池示范项目。

在佛山，广顺新能源动力科技有限公司亦已联合燃料电池及氢能技术国家工程研究中心、中国科学院微电子研究所、中科院大连化学物理研究所、上海汽车集团股份有限公司共同开展了新能源汽车核心关键零部件重大技术攻关项目，其研制的电动汽车关键零部件已用于燃料电池汽车等新能源汽车上。

2013年，我国首部氢能产业园发展规划《丹徒氢能源产业园发展规划》顺利通过专家组评审，标志着国内领先的氢能源产业园特色园区建设在丹徒区进入实质性启动阶段。

丹徒高新园超洁绿色能源公司携自主研发的多功能氢能发电机参加了第十六届中国（北京）国际科技产业博览会。

超洁绿色能源公司展示的多功能氢能发电机填补了国内新能源生产领域的一项空白。

该公司与上海交通大学共同承担的氢能发电系统研发，获得了国家863计划立项，产品研发和产业化已进入关键阶段。

整体看，氢能作为一种新能源，受到业界和政府的较多关注和支持，储氢罐作为一种高新技术产品，在税收等政策方面享有一定优惠，政策对行业发展较为有利。

三、社会文化对储氢罐产业的影响
社会文化环境是企业所处特定社会结构、风俗习惯、信仰和价值观念、行为规范、生活方式、文化传统、人口规模与地理分布等因素的形成和变动，是影响企业经营诸多外部变量中最复杂、最深刻、最重要因素。

现阶段世界各国都面临资源枯竭、环境恶化、人口膨胀和城市化进程中现实问题，全球节约经济、绿色环保技术、和谐与可持续发展等现代先进理念下，我国政府积极倡导推进建设环境友好型社会，旨在实现人与自然环境和谐共处。

国内政治经济稳定、经济持续平稳增长内生动力强劲、社会公众环保意识普遍增强；对氢能等新绿色能源开发利用较为关注。

“十二五”规划利于推动结构调整、改善民生、刺激消费需求升级，各项鼓励民间投资吸引外资、行业标准等相关政策法规不断修订完善等，对储氢罐产业投资营造了较宽松和谐的社会、文化环境。

社会文化、社会结构、社会风俗对消费者的消费偏好仍会产生一定影响。

环境保护与生态平衡状况等因素都是行业在确定投资方向、产品改进与革新等重大经营决策时必须考虑的因素。

中国的环保问题日益突出，国家政策对环保的强制性措施也不断强化，对绿色能源的开发力度不断加大，对氢能利用的重要配套产业储氢罐的生产和技术研发也有较多投入。

整体看，社会文化对储氢罐发展较为有利。

四、技术因素对储氢罐产业的影响
目前，社会投资领域对储氢罐有较多关注，国家政策对储氢罐产业发展也持支持政策。

限制储氢罐产业发展的瓶颈是行业的技术限制。

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1兆帕下具有较高的储氢能力,可达到100kg/m?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。

碳质储氢材料主要是高比表面积活性炭、石墨纳米纤维(GNF)和碳纳米管(CNT)，是最好的吸附剂，它对少数的气体杂质不敏感，且可反复使用。

超级活性炭在94K、6MPa下储氢量达9.8%(质量分数)。

纳米碳纤维储氢量可达10%-12%（质量分数）。

单壁碳纳米管最高储氢容量在80K、12MPa条件下达到了8%(质量分数)，在室温、10MPa条件下的储氢容量达到了4.2%(质量分数)。

已接近国际能源协会(IEA)规定的未来新型储氢材料的储氢量标准：5%。

但是离美国2010年到2015年的储氢容量分别为6%和9%，体积储氢容量分别为45g/L 和81g/L、存储成本分别为4美元/kWh和2美元/kWh的目标还有很大的差距，特别是在成本方面差距更大。

金属有机框架材料是一种将特定材料通过相互铰链形成的支架结构，具有晶体结构丰富，比表面积高等优点。

一般地，有机材料作为支架边而金属原子作为链接点，这种孔洞型的结构能够使材料表面区域面积最大化，从而表现出良好的储氢性能。

MOF-5在77K及温和压力下有质量分数为1.3%的吸氢能力。

其他类似的结构中，IRMOF-6和IRMOF-8在室温、2MPa压力下的储氢能力大约分别是MOF-5的2倍和4倍，与低温下的碳纳米管相近。

其最大的优势在于可以通过改变有机配体来调节孔径的大小，达到调节多孔配体聚合物的比表面积及增加存储空间的目的，从而提高对氢气分子的吸附量。

但是，MOF框架内含有部分溶剂分子，在保持骨架完好的前提下仅仅依靠升温来除去骨架中的全部溶剂分子是很困难的。

沸石分子筛是一种水合结晶硅铝酸盐,因其规整的孔道结构、分子大小的孔径尺寸、可观的内表面积和微孔体积而显示出许多特殊性能。

众多研究者报道的沸石的氢吸附量均在3wt%以下，而且数据不尽一致。

这主要取决于沸石的微孔结构，该微孔结构通常由独特的孔笼或孔道组成二维或三维的复杂孔道体系，其与沸石的化学成分、骨架特征及其所含的阳离子有着密切的关系。

美国特拉华大学的科学家们制备了一种新的储氢材料-碳化鸡毛纤维。

该材料直径为6mm，比表面积可达到l00-450m2/g，孔体积为0.06-0.2cm3/g，孔径小于1nm。

成本是目前所有储氢材料中最廉价的，可接近能源部的氢气系统成本标准，即4美元/kWh，安装成本低于700美元，但是其储氢量仅为1.5%。

目前，各种储氢材料各有千秋，若兼顾安全、成本、容量考虑，还没有一种能达到国际
能源协会或美国2010年的目标，普遍成本较高。

储氢罐尤其是新型储氢罐的发展仍需在储氢技术上实现突破。

第二章储氢罐行业总体发展概况
第一节2010-2012年储氢罐市场容量及增长速度
第二节市场区域特性分析
1、企业市场区域特性和我国工业带分布关联密切
储氢罐主要为各类氢气生产和使用工业配套，下游行业涉及电路半导体生产、粉末冶金、制冷机、野外分析、标准频标氢原子钟和气相色谱仪等领域。

储氢罐的上游原料多为各类优质不锈钢和铝合金等金属材料。

华东地区具有很好的工业产业链配套，原料供应充足，且接近下游市场，同时，华东市场地处东部沿海地区，占据进出口地域优势，容易接受外部先进的技术信息，该区域是国内储氢罐生产和消费的主要区域。

华北地区的北京是全国科研能力最强的区域，也是下游氢能汽车试验和制造地。

另外华北地区钢铁、稀土等原料配置良好，因此，华北地区在新型的储氢合金储氢罐生产方面在全国有较强的影响力。

2、京沪沿海沿线地区将是新型合金储氢罐的主要消费市场
我国规划建设一条沿海（京沪）氢能高速公路。

京沪沿海沿线地区是指北京、天津、上海、河北、山东、江苏3市3省通过京沪运输大通道连接而成的一条南北经济带。

它北接环渤海经济区，南连长江三角洲经济区，向东面临太平洋，向西辐射中部和广大内陆地区。

京沪沿海地区是中国经济最繁荣和发达、科技力量最雄厚、文化教育及人民生活水平较高地区，也是中国现代综合交通运输体系最为完备地区，同时也是中国节能减排、转变经济发展方式最迫切的地区，建设沿海（京沪）氢能高速公路具有显著的国内外影响力，对推进我国氢能利用和温室气体减排具有重要的战略和现实意义。

目前，国内受技术以及加氢站数量少等约束，氢能汽车实际应用很少，若该规划完成实施，将明显拉动国内合金储氢罐需求，合金储氢罐将有较高的区域集中度。

第三节储氢罐产业企业数量和规模分析
目前国内从事储氢罐生产的企业有数十家，大多为国内传统压力罐和储气瓶生产企业，也有小部分企业生产中小型的合金储氢罐。

从企业规模看，传统压力罐和储气瓶属于工业配套产品，生产技术较为成熟，企业发展时间较长，部分企业已经具备较大规模，产品种类较多，不仅生产气体储存压力容器，也生产其他诸如反应罐、气体发生装置等。

这类企业规模较大，产值可达上亿甚至数十亿元。

生产新型的储氢合金储气罐企业普遍为新型高科技企业，成立时间较短，产品种类也较少，企业规模偏小，普遍产值在数千万左右。

第四节储氢罐产业生命周期分析
通常，每个行业都要经历一个由成长到衰退的发展演变过程。

这个过程便称为行业的生命周期。

一般地，行业的生命周期可分为四个阶段，即推广阶段、成长阶段、成熟阶段和衰退阶段。

目前我国储氢罐行业处于成长期。

储氢罐属于传统的产品，但应用于能源领域，如汽车电池上，则对储氢罐的储氢量和使用寿命有很高的要求。

国内储氢罐虽然有一定的产能和数十家的生产企业，但产品生产技术仍需不断加以改进。

目前国内多生产压力相对较低的储氢
罐，可用35兆帕以上和新型的金属合金储氢罐生产企业较少，产品生产成本问题仍未得到很好解决。

这部分产品生产企业数量少产品仍需较长的发展时间。

在成长期，储氢罐在下游市场的应用市场仍在不断扩大，用户对产品及品牌的已经具备较好的认知度，产品需求量和销售额仍有较大的增长空间，产品技术仍在提升过程中。

因这个时期，行业市场机会与企业生存压力并存，企业逐步开始集中化，优势企业开始扩张市场，行业有一定数量的新进入者，企业数量仍将有上升趋势。

国内储氢罐行业近几年仍有一定发展，企业产能仍在不断扩大，行业竞争加大，中小型企业生存压力较大。

同时产品价格因成本而呈上升趋势，行业利润空间趋于稳定。

但国内储氢罐市场仍面临产品低端、产品生产过程仍存在技术缺陷等问题。

处于发展期的行业，由于未来市场增长空间较大，随着市场规模的不断扩大，潜在的竞争者会相继加入，行业竞争激烈程度加剧，整个行业的竞争格局还存在较大变数。

第五节生产工艺革新和技术变革
我国储氢罐的研究较多，相应的也有较多的研究成果，从专利看，我国关于储氢罐的专利有近200条，多在2000年后。

可以说我国储氢罐的技术研发氛围较好，技术更新较快。

浙江大学已经研制出世界上最大的储氢罐，容积达5立方米，压力可达42兆帕。

它比美国最大的高压储氢罐大11倍(美国最先进的技术是把高压储氢罐容积做到0.411立方米)。

（1）一种复合储氢系统
（2）一种小型可携带式储氢罐
（3）带冷量利用的循环吸附储氢装置（4）复合储氢装置
第三章储氢罐产业供给分析
第一节2010-2012中国储氢罐产量统计分析
我国储氢罐生产企业有数十家，企业多为传统的耐压程度相对较低的无缝不锈钢、铝合金等金属制的储氢罐或储氢瓶。

这类企业如南通中集罐式储运设备制造有限公司、北京天海工业有限公司、哈尔滨机联机械制造有限公司等公司除生产各类储气罐外，也生产反应罐和气体发生装置等系列产品，储氢罐只是其众多产品之一，单品实际产量并不是很大。

国内也有部分企业生产相对高端的碳纤维复合材料、轻质铝内胆纤维全缠绕的储氢罐，可提高储氢效率，增大耐压程度，增加储氢百分比。

如浙江巨化装备制造有限公司与浙江大学进行技术合作，生产出可耐75兆帕高压的储氢罐。

但这类高端产品也并未出现产业化生产和大量应用，产量很少。

目前，应用于汽车动力电池的合金储氢罐是市场关注重点，虽然我国有稀土资源优势，储氢合金产量已经可达10000吨左右，是世界最大的生产国，但国内已经产业化生产合金储氢罐的企业数量仍然很少。

河南茂旭新能源有限公司、北京浩运金能科技有限公司等企业已经有产品，这类企业普遍在2010年后开始生产储氢合金技术储氢罐，生产时间较短，加上下游应用市场发展并未成熟等因素，企业实际产量不大。

整体看，我国各类储氢罐的整体生产仍以传统钢制或铝合金制气态压力储氢罐为主，其它新型储氢罐已经有所生产，但仍未大批量生产和应用。

整个储氢罐市场在经济增长带动下保持平稳上升，产量从2010年的10.42万只上升到2012年的12.14万只。

第二节我国储氢罐生产厂家区域分布
目前，我国储氢罐的生产企业数量有几十家，受各地原料、技术配置和市场分布等影响，储氢罐企业主要分布在华东和华北等东部地区，以制造业最发达的华东地区企业数量最多。

华东地区的储氢罐企业主要分布在上海、江苏和浙江。

华东地区市场经济发达，资金链相对充足，投资热情高，加上有一定的原料供应基础和消费市场基础，因此该地区有较多民营企业分布。

华北地区企业主要分布在北京和天津这类技术研发能力较强的区域。

华北地区靠近北方消费市场，该地区有较好的技术研发基础和工业基础，使华北地区也有一定的储氢罐企业存在。

另外，东北、华中、西南等有一定工业基础的区域也有部分储氢罐生产企业存在，但企业数量较少。

第三节我国储氢罐产品产量区域分布
国内储氢罐企业规模有较大差距，从国内储氢罐的产量省份来看，以华东地区最为集中，其产量接近国内一半。

华北地区也因企业规模和上下游配套良好具有较大的产量，占全国总量的23.84%。

储氢罐产量分布和该地企业的生产规模有关，另外也受益于产业链配套以及出口市场的开拓。

第四章储氢罐产业需求分析
第一节2010-2012中国储氢罐需求统计分析
储氢罐的下游应用领域较多，它在氢气的生产和使用企业之间应用于气体的静态储存和运输。

近年，氢能作为一种清洁的燃料成为汽车、二轮电动车、工业叉车等氢能电池的氢气。