图13：氢能源下游应用

  根据中国氢能联盟的预测，未来氢能将大量用于工业领域，而目前较为火热的氢能燃料电池的交通运输占比为31%，这主要是考虑到一旦电解水绿氢技术成熟后对化石能源的充分替代。

  氢能源下游最为火热的应用是燃料电池汽车。截止2020年底，我国氢燃料电池汽车保有量为7352辆，进入商业化初期。

  成本方面，根据德勤研究，随着燃料电池系统生产规模化与燃料电池电堆核心零部件国产化。德勤预计到2025年燃料电池汽车保有量达到10万辆的预期下，燃料电池汽车销售价格将以每年10%的幅度下降，预计到2025年成本将降低至50万人民币/辆以下，从而和日系30-40万的成本竞争。

  动力系统方面，氢燃料电池保留当前动力电池系统构成，但将电池缩小，将氢气罐和燃料电池堆内置，直接在车头部分进行氢能源的电力能量生成。

图14：三种汽车动力系统构成

  客车和重卡是目前氢能燃料电池的重点，受制于加氢站数量、氢气安全性等诸多难题，目前国内各大氢能厂商的主要研发方向在于大型长途车辆。

图15：2020年国内氢能厂商专利分布情况

  在氢能源领域，日本是最早开始系统性研究氢能源技术的国家，拥有较长的发展经验和实际商业化成果。1993年，日本颁布《世界能源网络计划》，对于氢能源和燃料电池开始进行基础性研究，并制定了2020年逐步推广氢能的初步时间表；2002年，日本制定《能源战略计划》，此后持续发布此文件的更新版本，2018年发布的第五版能源战略计划中，明确表示燃料电池是氢能汽车的关键。

  日本三大车企积极开发燃料电池汽车，丰田公司相对领先，尤其是丰田Mirai氢燃料电池汽车取得了1.1万辆的销量，是迄今为止最为成功的氢燃料电池汽车。丰田Mirai于2014年12月15日在日本正式上市，首辆车丰田公司直接交付时任首相的安倍晋三，各年度销量如下表：（2018年底丰田官方宣布将召回Mirai早期车辆，涉及约2800辆，理由是在特殊情况下，燃料电池升压转换器所产生的输出电压有可能超过最大电压）

  Mirai使用了高压氢气作为动力能源，高压氢气被储存在位于车身后半部分的高压储氢罐中，Mirai所使用的聚酰胺联线外加轻质金属的高压储氢罐可以承受70MPa压力，并分别置于后轴的前后。

图16：第一代丰田mirai结构

  高压氢添加的过程与传统添注汽油或者柴油相似，但对于安全性和加注设备具有独立的安全标准，充满Mirai的储氢罐大约需要3-5分钟，在JC08标准工况下，Mirai的氢储量可以支持700公里续航里程。减压后的氢气进入位于乘员舱下方的燃料电池中，氢原子在燃料电池阴极上的反应，释放电子从而产生电能，多个燃料电池的串联使得输出电压达到使用的标准。