2023年，国家标准委等六部门联合印发《氢能产业标准体系建设指南（2023版）》，将氢内燃机纳入氢能应用之列，中国政府对氢能内燃机的发展给予了高度重视和支持。在此背景下，为充分把握氢能内燃机在十五五期间的发展机遇，现对氢能内燃机的发展现状、瓶颈问题以及发展趋势进行梳理分析，形成了相关报告，供参阅。
一、产业内涵
（一）产品定义
氢内燃机基本原理与普通汽油内燃机原理一致，是基本的汽缸——活塞式的内燃机，按照吸气——压缩——做功——排气4个冲程来完成化学能对机械能的转化，只是氢内燃机燃料为氢气。其优势主要体现在：
一是成本优势。较常规汽油机成本仅高15%左右[ 中汽中心氢发动机研究。]，远低于燃料电池。
二是零部件供应链沿用率高。氢内燃机绝大部分零部件可沿用传统内燃机，可实现产业链共享。
三是便利性、经济性。氢燃料内燃机不需要热机、不存在冷启动问题，还具有较好的燃料经济性。
四是供氢系统通用。氢气供应系统可通用燃料电池系统，无需重新开发。
（二）产业链
氢内燃机上游涉及制氢、储氢、运氢，中游涉及氢内燃机制造，下游涉及交通运输（商用车、船舶、航天航空等）、发电（分布式发电、热电联产等）、工程机械（挖掘机、收割机等）。
二、产业规模
随着全球能源结构转型的加速，氢内燃机市场在全球范围内呈现出持续扩张的趋势。从全球市场规模看，2024年全球氢内燃机市场规模约为350亿美元。从中国市场规模看，我国氢能内燃机产品仍处于技术开发和探索阶段，暂未形成市场规模。
三、发展现状
（一）政策现状
一方面，国家出台战略政策。当前，中国将氢能纳入“十四五”规划及“双碳”目标核心能源体系，2022年《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》明确氢能作为未来能源转型的重要方向。2023年7月，国家标准委等六部门联合印发了国家层面首个氢能全产业链标准体系建设指南——《氢能产业标准体系建设指南(2023版)》，将氢内燃机纳入氢能应用之列。另一方面，地方出台试点政策。目前，广东、上海、京津冀等多个地方政府出台氢能专项政策，推动氢能交通示范项目，其中山东将氢内燃机纳入重卡、船舶等应用场景补贴范围。
（二）技术现状
一方面，核心技术不断突破。当前，一汽、潍柴、玉柴等国内大型企业先后推出氢内燃机样机，热效率达40%-45%，基本接近丰田、曼格等国际巨头50%的先进水平。另一方面，国内氢能发动机企业在氮氧化物（NOx）等燃烧控制技术、缸体与气阀等部件的耐磨损技术、储氢+喷射+余热回收等系统集成技术等方面，还处于初期研发阶段，与丰田等国际巨头还存在一定差距。
（三）市场现状
一方面，整体市场规模较小。2023年，氢内燃机装车量不足千台，占新能源商用车比例低于1%，仍处于技术验证阶段。另一方面，市场主要集中在商用车。当前，氢内燃机主要试用于重卡、港口机械、船舶等对续航和动力要求高的场景，如潍柴联合中国重汽推出的氢内燃机重卡已开展路测。
（四）应用现状
一方面，城市群积极开展先行示范。当前，依托“燃料电池汽车示范城市群”，在唐山港、青岛港等区域开展氢内燃机重卡短途运输试点。另一方面，非车用领域探索先行示范。当前，氢内燃机在船舶（如长江航运试点）、分布式发电等领域的应用开始萌芽，但商业化案例稀缺。
四、氢能内燃机发展面临的瓶颈问题
（一）技术与品牌瓶颈
一方面，核心部件依赖进口。例如高压氢气喷射系统、耐氢脆材料等关键技术依赖博世、康明斯等国际厂商。另一方面，自主品牌影响力弱。国内虽然开发了相关技术，但缺乏规模化应用案例，市场认知度低，用户对国产氢内燃机可靠性存疑。
（二）市场瓶颈
一方面，氢气价格居高不下。当前，灰氢占比相对较高、但减碳排效果不佳，绿色环保的绿氢占比不足1%，终端用氢成本难以下降。另一方面，基础设施建设滞后。截至2024年底加氢站数量仅300余座，且主要服务于燃料电池车，氢内燃机加注兼容性待优化。
（三）应用瓶颈
一方面，法规标准相对缺失。当前，氢内燃机安全认证、NOx排放限值等标准尚未统一，制约产品上市。另一方面，维护服务体系空白。目前，氢能发动机维保技术人才稀缺，售后服务网络尚未建立。
五、发展趋势
（一）产业趋势
一方面，过渡性与互补性并存的产业发展趋势。短期看，氢内燃机将在2030年前作为燃料电池的过渡方案，主攻商用车领域；长期看，两者或形成差异化互补——燃料电池用于长途/高载重，氢内燃机用于低温或低成本场景。
另一方面，产业链协同升级的产业发展趋势。上游绿氢制储运、中游氢内燃机制造、下游应用场景（如钢铁、化工园区）形成区域闭环生态。
（二）技术趋势
一方面，技术发展呈现出高效低碳化。未来，将围绕预燃室、废气再循环（EGR）等领域开展技术攻关，不断降低NOx排放，力争目标热效率突破50%。另一方面，材料与工艺不断升级迭代。未来，将重点突破陶瓷涂层、复合材料缸体等关键技术，耐腐蚀、耐磨损材料将被广泛应用。
（三）市场趋势
一方面，商用车率先规模化。2025-2030年，氢内燃机重卡成本有望下降40%，氢内燃机商用车在港口、矿区等封闭场景率先实现商业化。另一方面，多元化应用拓展。在未来，船舶、工程机械、备用电源等非车用市场潜力将逐步释放，预计2035年非车用占比超30%，氢能内燃机的市场规模有望达到数百亿元
