谁在制造自然界最轻的气体？

有一点化学知识基础的同学们都应该知道，氢是化学元素周期表里面分子量最小的元素，氢气（H₂）也是我们已知的物质世界里，密度最小的气体了，在1标准大气压和0℃，氢气的密度为0.089g/L。常温常压下，氢气是无色透明、无臭无味且难溶于水但极易燃烧的一种气体。在一个标准大气压下，温度-252.87 ℃时，氢气可转变成无色的液体（可以看到液氢制取是件多么难的事儿了）；-259.1 ℃时，变成雪状固体。常温下，氢气的性质很稳定，不容易跟其它物质发生化学反应。但当条件改变时（如点燃、加热、使用催化剂等），情况就不同了。如氢气被钯或铂等金属吸附后具有较强的活性（这也是氢燃料电池电化学反应的基础）。当空气中的体积分数为4%-75%时，或占18.3%至59%易引爆。因为氢气比空气轻，所以氢气的火焰倾向于快速上升（我们一般称之为“逃逸性”），故其造成的危害小于碳氢化合物燃烧的危害。

就这么一种我们还算熟悉的气体，实际上在自然界没有原生存在的，所以业内一般都称之为二次能源，因为它需要去制取制造才能生成。下面我们就来展开说明氢气的具体来源以及这个专业分工上的一些相关主流企业。

一、第一种来源也就是现状业界俗称的灰氢和蓝氢

化石燃料制氢（煤制氢）和化工工业副产氢（焦炉气副产氢、氯碱副产、PDH及丙烷脱氢副产等）。煤化工制氢（简称CTG），细化为两种方式，一种是煤焦化；另一种是煤气化。

1.简单工艺说明：

1.1、煤焦化制氢：是指煤在隔绝空气条件下，在900-1000℃制取焦炭，副产品为焦炉煤气。焦炉煤气组成中含氢气55%-60%(体积分数)、甲烷23%~27%、一氧化碳6%~8%等。煤气化制氢：煤的气化是指煤在高温常压或加压下，与气化剂反应转化成气体产物。气化剂为水蒸气或氧气(空气)，气体产物中含有氢气等组分，其含量随不同气化方法而异。比如大型固定床式工业煤气化装置鲁奇炉，所制得煤气组成为氢气37%~39%(体积分数)、一氧化碳17%~18%、二氧化碳32%、甲烷8%~10%。简单工艺流程如下：

煤气化制氢流程示意

1.2、化工工业副产氢主要包括氯碱副产、丙烷（PDH）脱氢，苯乙烯脱氢副产等，纯度相对较高。限于篇幅，不具体展开。

1.3、甲醇重整或者天然气制氢。这部分也可以简单粗暴归类于第一大类里面毕竟现状国内甲醇几乎都是来源于煤化工或者石化副产。（补充说明，我之前有篇关于“液态阳光”的，里面特别说明了，甲醇的另一种来源，可以用来捕捉二氧化碳，可以作为储运氢气的载体，大家有兴趣可以去了解）

以上制取的氢气都无法直接使用在氢燃料电池上，需要进一步的提纯。目前一般都采用变压吸附法（PSA）。

2.化石能源氢气成本说明：约为0.7~1.6元/Nm3，折算成每公斤约8~18元/公斤（为出厂价，不包含运输等费用，不是应用终端价）。灰氢相对不提倡，因为碳排放较多，和当下碳中和，碳捕捉以及碳达峰这些环保问题相悖。蓝氢因为在制取过程中考虑了碳捕捉和碳排放的问题，相对环保性能好。在未来的5年内，该部分的氢气来源也绝对是支撑氢能源、氢燃料这条路继续走下去的绝对主力，在可再生能源制氢成本没有完全降下来之前，而且这些氢气作为副产利用也不乏是一个权益之计。（补充说明：不少副产氢不是直接燃烧就是直接排空了）

3.产业链相关企业梳理：（是不是上市的企业大家更感兴趣？）

国家能源集团（包含神华集团）：国家能源集团在氢能源产业有着得天独厚的优势，目前煤化工板块年产超过400万吨氢气，已具备能供应4000万辆燃料电池乘用车的制氢能力，世界排名第一。（点评，可怕的天文数字，一下子觉得秒杀所有企业！）补充说明：《中国氢能源以及燃料电池白皮书》指出2030年碳达峰的情境下，我国氢气需求量将达3715万吨。

中国石化：中国石化氢气年产量在200~300万吨，目前中国石化的氢能来源，包括制氢装置产氢、炼油重整副产氢和乙烯生产副产氢。（点评：这只是三桶油其中的一桶；中石油的氢能布局相对滞后一些，最近才有规划；中海油也在积极参与）

华昌化工：华昌化工是江苏华昌（集团）有限公司的核心企业，始建于1970年，1999年改制，2004年整体变更为股份有限公司。公司所在地江苏省张家港市氢源丰富，在氢气制取方面，每年可生产氢气达20万吨。

东华能源：东华能源股份有限公司（简称“东华能源”）成立于1996年，自成立以来一直专注于烷烃资源的进口、销售和深加工。东华能源可利用丙烷脱氢、乙烷裂解来产生氢气，目前已成为绿色能源的供应商，东华能源的2套66万吨/年的丙烷脱氢装置每年可产氢6万吨。

美锦能源：山西美锦能源股份有限公司(“美锦能源”)成立于1992年，公司主要从事煤炭、焦化生产和销售，拥有储量丰富的煤炭和煤层气资源，具备“煤-焦-气-化”一体化的完整产业链，是全国最大的独立商品焦生产基地之一。公司一年仅副产氢气就可以达到5.9万吨。

金能科技：金能科技是一家资源综合利用型、经济循环式的综合性化工企业，公司每年可副产氢气4.1万吨。

卫星石化：浙江卫星石化股份有限公司是国内最大、全球前五大丙烯酸制造商，目前全资子公司浙江卫星能源已建成年产90万吨丙烷脱氢制丙烯装置，可副产氢气3万吨/年，用于氢燃料电池车的氢能源需求。

巨正源股份：深圳巨正源股份有限公司，成立于1999年，是广东省广物控股集团有限公司（广东最大的省属国有企业之一）的控股企业，一期项目每年可产氢气2.8万吨。

鸿达兴业：鸿达兴业股份有限公司，是我国氯碱行业的龙头企业之一，目前拥有100万吨氯碱产能，副产氢气可达2.5万吨/年。

滨化股份：滨化集团股份有限公司，滨化股份有氯碱装置副产氢气资源优势，目前公司副产氢气1.7万吨/年。

山西鹏飞集团：鹏湾氢港氢能产业园计划总投资200亿元，设计规模为年产20万吨氢气，总体规划为制氢及储运、氢气储运。氢能应用三大功能板块。第一期2万吨/年项目已经签订施工合同。该项目共分三期建设，全部投产后可实现产值100亿元，年均利税总额150亿元。同时，将引进美国、德国、日本先进的氢能技术，打造制氢、储氢、运氢、氢能应用等全产业链氢能产业。

小结说明：1）每辆小型轿车年耗氢约1吨；每辆中型车年耗氢约5吨；大型车年耗氢约6.5吨。就是粗略的量化概算，别太较真哈！

2）这些股市上大家常见的企业在拥有的氢气资源量连大国企的零头都够不着，如何结合自身的布局，资源就地利用非常重要。不然这点儿产量真的只能是概念了。

3）还有很多比如浙能集团、浙江嘉化、山能集团（兖矿集团）等等都有布局就不展开了。

二、第二种来源:电解水制氢，制取过程是一个完全脱碳的过程，也就是业界所称的绿氢。

主要是基于弃电或者是可再生能源发电制氢。这也是我们把氢气作为第三次能源革命、终极能源的最终方案。最终实现不了可再生能源的制氢，氢燃料这条路就会困难重重。

1.电解水制氢浅述：

1.1碱性条件：阴极：4H2O+4e-=2H2↑ +4OH- 、阳极：4OH--4e-=2H2O+O2↑、总反应式：2H2O=2H2↑+ O2↑（碱性电解水方式，国内技术较成熟）

1.2酸性条件：阳极：2H2O-4e-=O2↑ +4H+、阴极：4H++4e-=2H2↑、总反应式：2H2O=2H2↑+ O2↑（聚合物电解水方式，常见的PEM水解制氢，目前国内也算取得一定成果，但实际批量应用不多，成本居高不下。这种方式电解水制取的氢气基本不需要提纯就可以给氢燃料电池直接使用）

1.3高温固体氧化物电解水制氢：阴极反应：H2O+2e-→H2+O2- 、阳极反应：O2-→2e-+1/2O2 、总反应：H2O→H2+1/2O2

特别说明：水解制氢的具体工艺路线以及相关设备在之前的文章里面有专职阐述过，或者以后再单独开篇说明，这里就不再赘述了。

2.可再生能源制氢的成本分析：

成本主要是基于电解水的电价，按照当下平均工业电价0.616元/KW.h计算40~50元/公斤；基于0.3元/KW.h计算，约在21~31元/公斤之间。（不同的水解氢方式电解效率有差异）。宝丰能源最近宣布价格约为15元/公斤。（以上均为出厂价不含储运环节）

3.可再生能源制氢产业链上相关企业梳理。

隆基股份：西安隆基硅材料股份有限公司(简称“隆基股份”)成立于2000年，是全球最大的太阳能单晶硅棒和硅片制造商。2021年3月31日隆基通过全资子公司隆基绿能创投与上海朱雀投资，合资成立西安隆基氢能科技有限公司进军氢能源产业链。

大唐集团：中国大唐集团有限公司，由中央直接管理的国有独资公司。2020年8月，由其子公司云冈热电公司作为项目具体承担单位开展的6MW光伏就地制氢科技示范项目落户山西省大同市。作为大唐集团重大科技创新的重要依托与可再生能源大规模制氢方面的重要研究平台，该项目正在有序推进中。

阳光电源：阳光电源股份有限公司是一家专注于太阳能、风能、储能、电动汽车等新能源电源设备的研发、生产、销售和服务的国家重点高新技术企业。阳光电源与中国科学院大连化学物理研究所制氢产业化战略合作协议共同成立“PEM电解制氢技术联合实验室”。在山西建立10MW再生能源电解水制氢示范项目，同时宣布和大连化物所团队合作的自主研发的国内首套PEM水解制氢设备研发成功投入应用。该项目成为东北第一个风电制氢项目。

亿利洁能：亿利洁能是亿利集团控股企业。亿利集团精准聚焦沙漠光氢新能源与生态康养“双主业”，并持续创新发展新材料、新热力、生态科技服务业务。沙漠新能源复制推广库布其“生态光能科技服务”光伏治沙成功模式，以氢储能，以光治沙，以农促产，打造千万千瓦级“光农氢”一体化综合体。 2021年2月份，亿利洁能母公司亿利资源集团与京能集团签订战略合作协议，双方将在光伏制氢等新产业开展深度合作。

宝丰能源：宁夏宝丰能源集团有限公司，简称宝丰能源。是宁夏宁东能源化工基地骨干企业之一。2020年4月，该公司的“太阳能电解水制氢储能及综合应用示范项目”在宁夏宁东基地开工建设。2021年4月18日宝丰能源披露了一则拟对外投资设立子公司的公告。拟以自有资金10亿元在宁夏宁东设立全资子公司，通过太阳能发电制取绿氢用于化工生产，合计年产氢气1.6亿标方/年（合1.4万吨/年），副产氧气0.8亿标方/年。2021年4月20日，宝丰能源宣布：该项目部分建成并投入试生产，综合成本可以控制在1.34元/标方（每公斤约合15元人民币），所产氢气已进入宝丰能源烯烃生产系统。

晶科科技：山东金晶科技股份有限公司，简称晶科科技。公司位于山东淄博。目前，金晶集团主要从事纯碱、玻璃及其衍生物的开发、生产、制造和经营。拥有山东金晶科技股份有限公司、青岛金晶玻璃股份有限公司、滕州金晶玻璃股份有限公司、宁夏金晶科技股份有限公司、山东海天生化股份有限公司等9家子公司。2020年与空气产品公司(AirProducts)签署了战略合作协议，双方在光伏新能源领域展开合作，将“制氢”与“绿电”结合；在国内，公司努力推进可再生能源制氢项目落地实施。

补充说明：1）国内有两家水解制氢的设备制造公司和一家科研机构（大连化物所）不得不提。苏州竞立制氢设备有限公司，和比利时John Cockerill集团于2018年合资成立考克利尔竞立（苏州）氢能科技有限公司（Cockerill Jingli Hydrogen，简称CJH）；天津大陆制氢设备有限公司值得爱好者关注！

2）除以上企业外，我们了解到的还有很多风光水发电企业也在低调的布局着电解水制氢。

小结说明：由于可再生能源制氢相对来说在技术层面要求较高，且起步较晚（因为可再生能源发电装机量还在上升阶段）故目前的这些项目基本处于战略规划、项目建设、或者试运行阶段。短期内都不会给公司带来实际盈利。预计至少要到三年以后这部分才会有一定的市场规模。根据某机构预测，在2030年可再生能源制氢有机会降到15元/公斤以下。

结语：我们梳理了我们未来终极能源氢气的具体来源方式以及主要参与企业，有些企业是专业分工，有些企业是全产业链布局。我的前面一些文章已经扒拉了一些相关企业，大家有兴趣可以去翻阅。我没法给大家具体的炒股建议，但是可以给大家提供足够的企业信息，个中利害自由尊辨，还有疑问也可留言讨论。

后续逐步展开氢气储运环节的技术知识和主要参与企业梳理，敬请关注！

原文始发于微信公众号（氢眼所见）：谁在制造自然界最轻的气体？