当前，科技革命与产业变革正以前所未有的速度与广度推进，全球科技创新步入密集活跃期。这一时期，技术的渗透性、扩散性和颠覆性特征愈发显著。特别是人工智能技术、生物技术及量子技术等前沿领域中的颠覆性创新，不仅对军事、科技、产业领域，而且对社会发展的整体路径带来了革命性的影响，这一现象也引起了全球科技强国与产业巨头的极大关注与高度重视。
党的二十届三中全会明确“加强颠覆性技术创新”，“十五五”规划纲要提出“加强未来产业识别和动态调整，强化基础性、前沿性、颠覆性技术布局”“优化有利于原创性颠覆性创新的环境，创新非共识项目遴选和资助机制”。立足国内发展实际，颠覆性技术通过改变技术路径，并以超乎预期的方式取代现有主流技术，成为我国突破关键技术瓶颈、解决“卡脖子”问题及实现高水平科技自立自强的关键战略工具。
1 颠覆性技术的基本内涵与特征
颠覆性技术也被译为破坏性技术，由哈佛大学商学院教授鲍尔和克里斯坦森于1995年首次提出，定义为以意想不到的方式取代现有主流技术的技术。颠覆性技术概念提出后，学界和业界的研究者将其概念拓展到商业、科技、军事、国防和社会等各个领域，研究范围也延伸到市场竞争、科技进步、产业发展和国家战略等维度。从本质内涵来看，颠覆性技术以鲜明的需求导向为起点，或源于全新的科学发现或理论突破，或是对现有技术的创新应用，并通过开拓性的新路径不断迭代发展（伴随不确定性），最终超越并替代原有主导技术，实现技术的更迭和市场格局的重塑。
基于已有研究对颠覆性技术特征的梳理，可将颠覆性技术创新的典型特征归纳为4个方面。（1）非对称性。颠覆性技术并非是对现有技术的渐进式改进，而是摒弃主流技术路线，采用非共识、非常规的技术路径，从根本上打破原有技术范式，在新的维度展开竞争。（2）场景牵引性。颠覆性技术并非“为技术而技术”，其诞生和发展强烈依赖于对特定应用场景的深刻洞察和对刚性需求的精准把握。（3）不确定性与高风险高回报。颠覆性技术的研发过程、最终形态、市场接受度和成功时间都充满不确定性，研发投入和失败风险高，而一旦成功，其带来的经济效益和社会溢出效应远远高于研发投入成本。（4）破坏性。颠覆性技术对原有技术的替代不是简单的主导技术替换，而是对现有产业格局、市场结构和竞争环境的重塑，具有显著的归零效应，即传统技术路线积累的竞争优势会全面清零，新赛道的竞争从零开始。
2 能源领域颠覆性技术的发展历程
颠覆性技术是推动工业革命演进的关键因素。从蒸汽时代到绿色低碳时期，历次能源领域的颠覆性创新均引发了全球产业格局与经济社会形态的重构，并推动了人类文明发展进程。
2.1 工业革命时期：机械化与电气化变革
第一次工业革命以蒸汽机这一颠覆性创新为起点，1775年瓦特改良的复式蒸汽机大幅提升热能转化效率，推动煤炭规模化应用，并促进了纺织、采矿、钢铁等行业机械化转型，催生集中式工厂生产模式，使英国等国家率先完成工业化。至19世纪末，煤炭在全球一次能源消费占比超50%。
第二次工业革命以电力系统与内燃机的颠覆性技术突破为标志，开启了电气化时代。在电力领域，1831年法拉第电磁感应定律奠定理论基础，爱迪生1879年发明白炽灯并构建直流供电系统，特斯拉1888年研发的交流电系统解决长距离输电难题，推动电力从实验室走向规模化应用，开启了“电气化时代”。在内燃机领域，奥托循环内燃机（1876年）、狄塞尔柴油机（1896年）相继问世，推动石油成为动力能源，催生汽车、船舶等新兴产业。1965年，石油在全球一次能源消费中的占比首次超过煤炭，确立了石油的主导地位。
2.2 转型过渡期：天然气崛起与页岩革命
在经历煤炭和石油为主导的两个时期后，石油资源匮乏和两次石油危机（1973年、1979年）导致全球原油价格暴涨，暴露了石油依赖的战略风险，倒逼多元化能源替代路径的探索。天然气因清洁高效、储量相对丰富等特质成为优先选项，各国加速天然气勘探开发与输送管网建设，天然气在发电、工业燃料、民用等领域逐渐替代石油和煤炭，其在全球一次能源消费中的占比从1970年的 19.5% 提升至2000年的 23.8% ，形成天然气、煤炭、石油三足鼎立的能源格局。
在石油危机的影响下，美国提出了“能源独立”愿景，成为页岩革命的核心驱动力。页岩油气储存于致密页岩层，开采难度高，在低油价时代毫无经济性，但在油价高企时代具备盈利潜力。在突破水平钻井、水力压裂等核心技术后，美国成功实现页岩油革命，油气产量大幅跃升，一举成为全球最大原油和天然气生产国。
2.3 绿色转型期：新型能源体系建设
进入21世纪，全球气候变化促使能源领域低碳化转型，风电、光伏作为这一时期主要的颠覆性技术，凭借技术迭代与成本优势实现大规模商业化应用。截至2025年底，全球可再生能源装机容量达5149GW，同比增长 15.5% ，约占全球总发电装机 49.4% ，根本性重塑了全球能源供需格局。
面向未来，能源科技将向低碳化、智能化、融合化方向持续突破，构建“石油+天然气+煤炭+新能源+碳利用+智能化”多能融合的新型能源体系，能源领域颠覆性技术将呈多元化发展态势。钙钛矿叠层电池、固态电池、钠离子电池等逐渐从实验室走向产业化；绿氢规模化制储运、可控核聚变、小型模块化核能等加速落地。颠覆性技术作为改变游戏规则、实现换道超车的革命性创新，将推动全球能源革命向更高层次、更大规模和更具影响的方向演进。
3 国外能源领域颠覆性技术发展布局
发展能源领域颠覆性技术，发达国家走在世界前列，不同国家在政府决策、顶层设计、规划计划、重点部署、资金投入等方面均有可资借鉴的经验和做法。
3.1 美国重点关注氢能和核能领域
美国在能源领域布局较为系统，涉及氢能、核聚变、长时储能等多个方面。美国能源部设立有高级研究计划局（ARPA-E），重点聚焦变革性、高价值能源技术的研发与商业化，通过设立公私协作项目、开放研发资源、撬动社会资本等方式充分发挥私营部门力量，加速能源技术商业化进程，巩固并保持其在全球能源科技竞争中的领导地位。
美国近年连续出台《能源攻关计划》《国家清洁氢能战略和路线图》《先进核能法案》《聚变能源战略2024》《两党基础设施法案》《核聚变科学与技术路线图》等多项政策法案或计划。其中，《能源攻关计划》是美国在能源领域推出的最全面的技术布局计划，旨在通过10～15年的集中技术攻关，系统性地突破清洁能源领域的核心技术瓶颈，将成本降低至商业化临界点，加速清洁能源的规模化部署，助力美国在2050年前实现碳中和目标。美国先后推出8个领域的攻关计划，包括氢能、长时储能、负碳技术、增强型地热系统、浮动式海上风能、工业供热、清洁燃料和产品、家庭能源（图1）。
▲ 图1 美国能源攻关计划布局
2023年6月，美国能源部发布《国家清洁氢能战略和路线图》，提出了加速清洁氢能制造储运及利用的综合发展框架。路线图明确产量目标，到2030年美国清洁氢产量提升至 1000×104 t，2040年、2050年分别增至 2000×104 t和 5000×104 t。路线图提出3大关键战略：（1）锚定工业部门、重型运输和长时能量储存等高价值且能源替代方案有限的应用场景，明确清洁氢能战略定位；（2）促进技术创新和规模化发展，刺激私营部门加大投资，完善清洁氢能供应链，降低发展成本；（3）聚焦本地生产与就近应用，打造区域氢能网络，提升基础设施投资效益，促进市场发展。
先进核能利用作为一项可改变未来能源格局的颠覆性技术，受到美国政府高度关注。2024年7月，美国能源部发布《聚变能源战略2024》，旨在通过与私营部门合作，加速聚变能源商业进程。该战略设立“核聚变创新研究引擎（FIRE）合作项目”，提供总额1.8亿美元资助。2025年10月，美国能源部发布了《核聚变科学与技术路线图》，明确提出计划在2030年实现聚变电力的商业应用，指出核聚变商业化是一场需要攻克多重技术壁垒的系统工程，并布局一系列关键核心技术。
3.2 英国重点部署氢能、储能、海上风电研发
英国在2007年出台《气候变化法案》，成为世界上第一个对二氧化碳排放立法的国家。此后，英国将低碳技术作为能源领域技术创新布局重点，先后发布《低碳转型计划》《绿色工业革命十点计划》《国家氢能战略》《制氢交付路线图》《长时储能示范计划》等国家战略文件。其中，《绿色工业革命十点计划》以2050年前实现温室气体“净零排放”为目标，围绕海上风电、绿氢、先进核能、新能源汽车、绿色交通、绿色航天航海、绿色建筑、CCUS、环境保护、绿色金融10个方面，提出发展愿景和投资计划，投资总额约210亿英镑，预计将吸引数倍私营部门投资，创造30万个就业岗位。
为鼓励绿色低碳产业发展，2021年8月，英国发布《国家氢能战略》，提出到2030年，英国氢能经济产值达9亿英镑，创造9000多个高质量的工作岗位，拥有5GW的低碳氢生产能力，成为氢能领域的全球领导者。该战略围绕制氢、氢运输和储存、氢应用、氢能市场等方面发布多项保障措施，如2022年初启动2.4亿英镑的净零氢基金以投资早期的制氢项目、加快氢公交车、重型货车、航运、航空的试验和部署等。
2022年2月，英国发布《长时储能示范计划》第一阶段招标结果，投入670万英镑支持24个创新储能技术项目，以促进风、光等波动性可再生能源消纳，助力英国能源系统向绿色转型。此次资助重点关注储热技术、储氢技术、电力存储技术3个领域。同年12月，在第一阶段资助成果基础上，围绕电池、储热、储氢、抽水蓄能等领域遴选5个储能项目，提供超3200万英镑第二阶段资助，加速创新储能项目的商业化运营。
3.3 德国重点关注风电、氢能和储能领域
作为传统工业强国，提高能源效率、减少碳排放是德国多年来关注的重点。为建立一个可实现“碳中和”且具有弹性的能源系统，德国相继发布《第8期能源研究计划》《可再生能源法案》《国家氢能战略》《新能源议程》等战略，促进光伏、氢能、储能、交通电气化等领域技术研发，进一步加大可再生能源部署，加速推动向新能源转型。其中，2023年10月发布的《第8期能源研究计划》面向2030年和2045年两个时间节点，提出了构建面向碳中和、经济繁荣及安全韧性能源体系的研发资助基本方针。该计划围绕能源系统、供热转型、电力转型、全社会转型等方面确立了发展目标和转型路径，并于2024年5月公布应用能源研究资助公告，在能源生产、能源基础设施、能源利用、能源系统耦合、跨领域能源应用研究5个领域系统性部署技术研发项目，全方位支持风光发电、地热、生物利用、储能、工业减碳、能源系统集成等技术创新。
2023年1月，德国发布《海上风能法案》，上调海上风电发展指标，明确2030年装机超30GW、2035年不少于40GW、2045年达70GW，并提出扩容部署空间、压缩审批周期、增加并网规模等举措。2023年5月发布《陆上风能战略》，设定2035年陆上风电装机规模160GW目标，配套12项行动举措，通过拓宽商业模式、更新现有机组、简化许可程序、研发先进技术、保障技术人才等措施，全方位推动陆上风电扩张。
2023年7月，德国更新《国家氢能战略》，大幅提升2030年电解氢产能目标至10GW，全链条支持电解槽、燃料电池技术等氢能制造和利用技术；2024年5月发布《氢能加速法案》，加速发展绿氢生产设施，氢气管道、氢和氨进口终端、氨裂解装置等氢能基础设施。
在储能领域，德国飞跃式创新局（SPRIND）发布长时储能挑战赛，支持电力储存10h以上的全新储能技术创新，涵盖燃料电池、铁-空气电池、流体电池等新型储能电池，破解成本、技术和材料等制约问题，推动技术从实验室迈向商业化应用。
3.4 日本重点关注聚变能、电池和氢能领域
日本先后提出颠覆性技术创新计划（ImPACT）和登月计划（Moonshot），通过项目经理人的管理模式，促进颠覆性技术创新，支持具有挑战性、高风险性的创新活动。日本重点聚焦新一代可再生能源、氢燃料、先进核能等大型研发项目，将氢能技术的开发与商业化应用置于优先地位，先后发布《基本能源计划（第七版）》《氢能基本战略》《氢能社会促进法》等法案，加强能源领域布局。其中，2025年2月发布的第七版《基本能源计划》聚焦2040年能源转型，提出通过提升能效、扩大脱碳电力（可再生能源与核能并重）、发展下一代电网、保障化石资源供应、推进CCUS/CDR、确保关键矿产供应等措施，实现能源自给率30%～40%、可再生能源发电量占比40%～50%、核能占比20%、温室气体减排73%（较2013年）的目标。该计划在光伏、风电、水电、地热能、生物质能、核电、火电、氢氨等领域部署相关技术研发和项目。
日本政府将聚变能列为未来10年的重要发展战略，设立了21世纪30年代在世界范围内率先实现发电验证的目标，开展国际热核聚变实验堆（ITER）项目、基础专项（BA）活动及相关国内研发工作。同时推进量子科学技术研究开发机构（QST）等创新据点的建设，构建核聚变产业生态系统。2023年，日本启动对“小型化、高性能”核聚变技术的研究，优化提升核聚变利用效能，为核聚变技术开拓更多可能性。
日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）开展蓄电池开发项目研发，主要布局高能量密度电池、新型电池材料、电池管理系统（BMS）、SOC监测和控制技术、3DOM技术，并在固态电池、锂硫电池和锂空气电池上取得突破性进展。
在氢能领域，东京都政府已投入10亿日元（约670万美元）专项资助初创企业Clean Planet Inc.，推动量子氢能（QHe）产热装置原型开发。该企业已在全球23国获得117项相关专利，处于技术研发领先地位，目标是实现技术商业化，未来有望成为替代化石燃料的核心清洁能源选项。
4 中国能源领域颠覆性技术发展态势
我国自2016年起将颠覆性技术纳入国家战略，“十四五”国家重点研发计划中启动“颠覆性技术创新重点专项”，优先在电子信息、人工智能、未来通信等领域布局，加强颠覆性技术供给。科技部牵头组建京津冀国家技术创新中心，组织实施“颠覆性技术创新重点专项”，设立广州、上海颠覆性技术创新中心和美国、英国、香港前沿技术创新中心，构建起全方位、多层次的创新网络。该中心每年产出约50项全球首创或领先成果，在纳离子电池、钙钛矿太阳能电池、储氢等能源领域取得了一系列突破性进展。
4.1 能源领域颠覆性技术的战略选择
中国能源领域颠覆性技术的战略核心是以新型举国体制为支撑，以保障能源安全、推动低碳转型为战略目标，着力构建新型能源体系，抢占全球能源科技制高点，引领新一轮全球能源革命。这一战略选择并非孤立推进，而是强调系统集成和跨领域融合创新，聚焦关键核心技术及装备的自主可控，实现能源科技自立自强。
我国先后发布《能源技术革命创新行动计划（2016—2030年）》《“十四五”能源领域科技创新规划》《关于推进能源装备高质量发展的指导意见》等政策文件。其中，《能源技术革命创新行动计划（2016—2030年）》明确15年技术路线图，部署非常规油气开发、大型风电、氢能与燃料电池等15个重点技术方向，同步发布《能源技术革命重点创新行动路线图》，明确具体战略方向与创新目标。《“十四五”能源领域科技创新规划》围绕可再生能源、新型电力系统、先进核能、化石能源等技术领域，部署技术攻关与应用推广任务，着力能源技术装备补短板、锻长板。同时，实施系列国家科技重大专项、国家重点研发计划，整合产学研用各方资源，形成协同攻关合力，推动能源颠覆性技术从实验室走向产业化。
4.2 发展能源领域颠覆性技术的重点领域
中国技术布局坚持化石能源、新能源与未来能源协同发展。化石能源作为国家能源安全基本保障，实施“新型油气勘探开发”国家科技重大专项，重点聚焦深层、深水及非常规油气高效开发技术与装备的攻关，着力提升我国油气资源自主保障能力；实施“煤炭重大专项”，围绕煤炭地质勘探、安全智能生产、现代煤化工及 CO2 高值转化等重大场景，突破关键技术瓶颈，推动颠覆性技术研发与产业化转化。
《氢能产业发展中长期规划（2021—2035年）》分阶段设定2025年、2030年、2035年发展目标，构建产业创新体系，布局氢能基础设施，推进交通、工业等领域示范应用，完善政策标准与安全监管体系。实施国家重点研发计划“氢能技术”重点专项，围绕氢能绿色制取与规模转存体系、氢能安全存储与快速输配体系、氢能便捷改质与高效动力系统3个技术方向，启动风电/光伏制氢技术、海上电解水制氢平台、液氢储供加用技术、高压氢气瓶技术、地质储氢库技术、氨清洁燃烧技术等13项任务。
在核聚变领域，2026年《中华人民共和国原子能法》正式施行，国家能源局设立200亿元聚变产业基金，相关部委以国家“两重”形式支持聚变研发，2025年批复项目总投资近200亿元，为产业发展提供了坚实的资金与法律保障。同时，提出“实验堆—示范堆—商业堆”的三步走战略规划，在国资、产业资本与市场化基金的协同支持下，相继部署“中国环流三号”“东方超环”等核聚变装置，目前正有序推进BEST、CRAFT等装置建设。
我国能源强国建设战略路径清晰有序，绿色转型加速突破，但能源安全压力犹存。在此背景下，有效识别颠覆性技术发展方向，有助于我国超前布局并推动颠覆性技术创新，在国际竞争加剧的态势下牢牢掌握能源发展主动权，为培育新质生产力、抢占未来赛道主导权、建设能源强国提供坚实支撑。
5 能源领域颠覆性技术的识别与研判
颠覆性技术由边缘力量到未来主流的发展特征表明，颠覆性技术是逐步遴选收敛出来的，需紧扣“发现—遴选—评价”3重维度，构建从需求出发的全流程识别方法。地平线扫描法通过系统严密的方法识别新兴趋势、潜在威胁、风险和机遇，被美、英、欧盟等作为新兴产业发展战略和前沿技术研究的重要工具。
本研究以地平线扫描法为核心，通过明确的信息采集流程、规范的专家遴选标准、多轮的研讨收敛过程，构建了可重复、可验证的颠覆性技术筛选方法（图2）。
▲ 图2 研究采取的颠覆性技术识别方法
首先，开展信息采集整理。全面梳理中、美、英等国内外国家级创新计划、项目布局、技术预测报告、期刊论文、专业数据库及网络公开资源，重点筛选各国均在重点部署、具有共性发展趋势的新兴技术，最终形成包含5大技术领域、28项细分技术的潜在颠覆性种子技术清单（表1）。
▼ 表1 能源领域潜在颠覆性种子技术清单
其次，组织专家研讨论证。为确保技术遴选的科学性与客观性，按照“领域覆盖全面、研究功底深厚”的原则，遴选长期从事能源行业研究的院士、教授及资深专家，涵盖油气、电力、氢能、材料、能源政策等多个核心领域，对潜在种子技术开展集中研讨，全面研判各项技术的发展潜力与应用前景。
最后，实施多轮筛选收敛。以“场景广阔、需求强烈、路线颠覆、生产可行、风险适当”为筛选标准，组织专家对各项种子技术逐一提出筛选意见，系统评判技术优势、产业影响力、工程可行性及经济性等核心维度，最终研判得出颠覆性技术选项。
6 最具发展前景的能源领域颠覆性技术
运用上述颠覆性技术筛选方法、经专家筛选、研判确定，在未来10～15年，能源领域如下4项颠覆性技术最具发展前景。
6.1 可控核聚变技术
可控核聚变具备能量密度高、原料储量足、安全低碳、高效稳定等优势，被誉为解决全球能源问题的终极方案，是能够深度变革经济结构、社会模式与产业体系的颠覆性能源技术，目前正加速向商业化落地推进，业界普遍预期2040年前后实现示范堆发电与初步商业运营。
(1）应用场景。电力领域，核聚变可输出稳定清洁电力，彻底平抑风光新能源间歇性短板，百万千瓦级聚变机组燃料消耗极低，可大幅降低能源供给成本。工业领域，上亿摄氏度高温等离子体，可支撑规模化绿氢制备、高耗能产业低碳冶炼与大型海水淡化，为重工业脱碳提供核心支撑。军事与航天领域，小型聚变堆可为舰艇提供长效无限动力，大幅压缩深空航行周期，助力星际探索。聚变衍生技术（如超导磁体、等离子体控制算法）不断拓展应用场景，已广泛赋能医疗放疗、磁悬浮交通、特种工程等领域。
(2）颠覆性效果。氢元素聚变反应能量密度高达 9.45 × 108 MJ / kg ，相当于用不到4g氢的核聚变，释放出1kg浓缩铀裂变的能量，能源边际成本趋于零。聚变能将逐步替代传统化石能源，金属锂、氦-3等关键聚变材料成为新的竞争点，石油资源国地位将随之下降，全球能源供需格局面临重塑。产业层面，带动超导材料、精密装备、高端运维等上下游产业协同发展，催生全新业态，推动制造业整体升级。聚变作为综合性大科学工程，牵引物理、材料、工程等多学科突破，赋能新材料、量子科技、高端装备等前沿领域迭代。充足廉价的清洁能源将重构城市发展形态，支撑太空文明建设，同时也将面临技术壁垒、安全管控、伦理治理等挑战，亟须完善全球协同监管机制。
(3）发展前景。2025—2035年是可控核聚变工程验证期，国际热核聚变实验堆（ITER）计划于2034年前后实现首次等离子体放电，验证能量增益 Q ≥ 10 的科学可行性；中国紧凑型聚变能实验装置计划（BEST）2028年运行，中国聚变工程实验堆（CFETR）将于2030年启动建设；美国CFS公司等企业计划2030年左右建成原型电站。2035—2050年进入示范应用阶段，全球37家商业核聚变公司中，26家计划在2035年前实现首台机组并网供电；中国计划2040年前建成示范电站，并于2045—2050年实现商业化应用。2050年后迈向规模化应用，随着材料成本下降和模块化设计成熟，聚变电站将逐步替代化石能源电站，在2060年前后成为主导能源之一。
6.2 氢能开发利用技术
当前，氢能产业呈现绿氢、绿氨、绿色甲醇、天然氢、氢燃料电池多元协同发展格局，成为能源转型的重要方向。
（1）绿氢氨醇一体化。通过风光发电、电解制氢，再与氮气或二氧化碳合成易储运的绿氨或绿色甲醇，有效解决可再生能源消纳与远距离运输难题，形成从可再生能源到化工产业的完整链条。绿基能源载体可全面替代传统化石基灰氢、灰氨、灰醇，推动油气、电力、化工、钢铁等重点行业深度降碳。具体来说，绿氢通过氢冶金技术替代焦炭用于铁矿还原，帮助钢铁行业工业碳排放；绿氨是氮肥、硝酸、聚氨酯等基础化工原料；绿色甲醇广泛应用于烯烃、甲醛生产及燃料制备；“风光制氢—储氢—氢能发电”模式为电网提供灵活的削峰填谷能力。
2040年，全球氢氨醇产量预计将达 1 × 108 t ，国内规模达 3500 × 104 t ，技术逐步成熟并规模化应用；2050年全球产量将增至 3 × 108 t ，我国则突破 8000 × 104 t ，技术全面商业化。
(2）天然氢。全球储量达 1 × 1012 t ，是能源革命的潜在黑马。马里、澳大利亚、巴西、美国及欧洲部分国家陆续开展天然氢勘探开发工作。我国天然氢研究尚处起步阶段，松辽、柴达木等盆地监测到高纯天然氢资源，资源潜力可观。低成本、零碳的天然氢，未来有望替代化石能源制氢，成为氢能供给的重要补充。
(3）氢燃料电池。通过电化学反应将化学能转化为电能，理论效率高达 90% ，具有能量密度高、加注快速、零排放等优点，是解决“里程焦虑”的有效方案。预计2030年，全球交通用氢达 800× 104t ，日、韩等国已推出量产型氢燃料电池汽车，续航里程达 500km ，燃料加注仅需3min；氢燃料电池重卡、公交车在续航与载重上优于电动车，适合长途货运、港口转运、高频通勤等固定线路的高强度运营场景。氢燃料电池还可应用于航天装备、分布式电站等场景，如美国阿波罗计划登月探险车采用通用汽车公司的氢燃料电池系统，成功行驶在月球表面。在短期内，氢燃料电池将围绕电介质、电极、催化剂、电堆等方面，优化耐久性能、压缩成本、提升转化效率；中长期内，示范应用逐步落地，将推动氢能在交通和电力领域的规模化商业应用。
6.3 固态电池技术
采用固态电解质完全或部分替代传统液态电解液，从而消除易燃液体组分，从根本上提升电池安全性和能量密度，被视为取代现有锂离子电池的颠覆性技术之一。固态电池当下正从半固态向全固态渐进式突破，美国、欧洲、日本等汽车制造大国半固态电池已应用于新能源汽车，全固态电池预计在2027—2030年迎来量产高峰。
（1）应用领域。新能源汽车将是最大的应用市场，预计2030年占比超过 60% ，超 600GW· h 固态电池搭载于新能源汽车。电网级储能系统对电池寿命与安全性要求突出，固态电池有望替代传统锂电，成为风光电配储核心。电动垂直起降飞行器（eVTOL）等低空飞行器要求电池能量密度达 400W· h / kg 以上，且对安全性要求极高，仅固态电池能够满足。手机、可穿戴设备等消费电子领域，追求小型化与高安全性电池，苹果、三星公司已布局固态电池技术。
（2） 颠覆性效果。安全层面，传统锂离子电池因液态电解质易燃易爆，存在热失控风险；固态电池采用固态电解质（如硫化物、氧化物），热稳定性可达 300° C 以上，从根源上解决了电池起火问题。能量密度层面，液态锂电池能量密度约为 250 ~W · h / kg ，全固态电池可达 500 ~W · h / kg 以上。电动汽车搭载全固态电池可实现超 1000 ~km 续航，彻底缓解里程焦虑。固态电池可达1万次循环和10年无衰减寿命，且低温性能优异，在 -30° C 仍能保持 80 % 容量。
(3）发展前景。固态电池产业化进程已经明确，2025—2026年是固态电池中试线密集落地期，全固态装车验证启动；2027年全固态电池将实现小批量装车；2030年进入中高端动力领域规模化应用阶段，全球固态电池出货量可超614GW·h，市场规模超2500亿元，在整体锂电池中的渗透率预计在 10% 左右。材料方面，电解质材料中，氧化物路线在半固态阶段性能均衡，具备一定优势，但制备成本较高；硫化物路线更具有商业价值，但研究难度较大。正极材料目前主要沿用三元高镍体系，但富锂锰基能量密度高，有望成为未来正极材料迭代的主要方向。硅基负极材料是中短期的主要方案，金属锂是未来长期发展方向。
6.4 原位转化技术
原位转化技术通过电加热、催化裂解、超临界水萃取等方式，将地下煤炭、富油煤岩、中低熟页岩油等地质资源在原位转化为合成气、氢气、甲烷、类石油流体等可流动能源产物，实现对深部地质资源的高效利用。
（1）应用场景。可广泛应用于多种地下资源的热解开采。油页岩方面，通过对有机质丰度高、成熟度适中的页岩层进行地下加热，使干酪根在缺氧环境下受热裂解，生成轻质油、天然气和部分废气。超稠油与沥青砂方面，利用高温加热或注入蒸汽等能量输入方式，使高黏度原油降黏并发生部分裂解。地下煤岩油（气）方面，通过地下加热促使煤发生热解和气化反应，直接产出合成气、甲烷等产品。
(2)颠覆性效果。原位转化技术使石油开采模式摆脱对岩石天然孔隙度和流体压力的依赖，完成从“地表干馏”到“地下炼油”的范式革新。中国新型油气资源接续潜力巨大，煤炭地下气化折合天然气资源量高达约 300 × 1012 m3 ，是常规天然气资源量的3倍；富油煤岩资源主要分布在陕西、内蒙古等省区，初步测算资源量为 5500 × 108 t 以上，可转换为石油资源 500 × 108 t ；中低成熟页岩油原位转化技术可采资源量达（700～900） × 108 t ，页岩气技术可采资源量达（60～65） × 1012 m3 。凭借原位转化技术，新型油气资源有望实现规模化开发，颠覆现有油气开发格局。
(3）发展前景。2025—2030年，页岩油原位转化可形成百万吨级工业产能，煤炭地下气化将在中深层开展更多示范项目，初步形成合成气供应能力。2030—2035年，预计页岩油年产量有望达到千万吨级规模，煤炭地下气化实现产能 500 × 108 m3 / a ，成为油气增储上产的重要补充。2050年前后，页岩油原位转化年产量有望达到亿吨级，超过当前原油产量的 50% ，推动能源结构向清洁、低碳、高效转型，并对全球能源地缘格局产生深远影响。