1.1.燃料電池發(fā)電:環(huán)保高效，優(yōu)勢(shì)明顯

燃料電池是一種不經(jīng)過燃燒過程的高效電化學(xué)能轉(zhuǎn)換裝臵。利用水的電解的逆反應(yīng)，將氫氣(等燃料)和氧化劑中的化學(xué)能連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)化為電能。燃料電池的工作原理:H2到達(dá)氣體擴(kuò)散層后，在催化劑作用下氧化成H+和e-，H+通過電解質(zhì)膜與在陰極的O2反應(yīng)生成水，在陽極產(chǎn)生的e-則通過外電路從陽極流向陰極，從而形成電流。在燃料電池的反應(yīng)中，氫氣作為燃料被消耗，而電能的產(chǎn)生取代了熱能的釋放。

效率高，更環(huán)保，燃料電池發(fā)電優(yōu)勢(shì)明顯。對(duì)比傳統(tǒng)石化燃料的發(fā)電方式，燃料電池主要具有八點(diǎn)優(yōu)勢(shì):

1)發(fā)電效率高。不受卡諾循環(huán)限制，理論發(fā)電效率能達(dá)到85%-90%，目前燃料電池的能量轉(zhuǎn)化效率能達(dá)到40-60%，若實(shí)現(xiàn)熱電連供則能實(shí)現(xiàn)80%以上。

2)環(huán)境污染小。若以天然氣做燃料，CO2排放比熱機(jī)減少40%;避免高溫燃燒過程幾乎不會(huì)排放NOx和SOx。

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3)比能量高。液氫燃料電池比能量是鎳鎘電池的800倍，目前燃料電池實(shí)際比能量只有理論值的1/10，但是仍高于一般電池。

4)噪音低。燃料電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)部件少，即使在11MW級(jí)別燃料電池發(fā)電廠附近，所測(cè)得噪音也低于55dB。

5)燃料范圍廣。只要含有氫原子的物質(zhì)都可以作為燃料，例如:天然氣、石油、酒精、甲醇等。

6)可靠性高。當(dāng)負(fù)載變動(dòng)時(shí)，燃料電池響應(yīng)快，無論出于過載或低載運(yùn)行，都能較好承受且保證效率。

燃料電池的缺點(diǎn)主要在成本較高，對(duì)燃料的要求較高。燃料電池的價(jià)格是其他發(fā)電機(jī)組(內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī))的2~10倍，燃料氫氣等的制備也相對(duì)較為復(fù)雜。

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1.2.燃料電池分類:質(zhì)子交換膜燃料電池最適合用于汽車

燃料電池通常按電解質(zhì)種類分類，質(zhì)子交換膜燃料電池前景廣闊，最適用于汽車等移動(dòng)交通工具。主要有以下六種:

堿性燃料電池(AFC)、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)、直接甲醇燃料電池

(DMFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SPFC)六種，主要特點(diǎn)如表1所示。

直接甲醇燃料電池(DMFC)不直接使用氫氣作為燃料，而是使用了液態(tài)甲醇，這種電池的功率很低，但作為可移動(dòng)電子設(shè)備的電源仍有很大潛力，可應(yīng)用于需長(zhǎng)時(shí)間工作但耗電少而平穩(wěn)的設(shè)備中。

磷酸燃料電池(PAFC)是世界上廣泛應(yīng)用和最早投入商業(yè)化生產(chǎn)的燃料電池，由國(guó)際燃料電池公司(現(xiàn)為UTC燃料電池公司)和一些日本公司生產(chǎn)的200kW的燃料電池已在美國(guó)和歐洲安裝。氫燃料的問題通過重整天然氣來解決，但這也增加了設(shè)備的成本與復(fù)雜性，且這類燃料電池的電解質(zhì)對(duì)電堆的腐蝕性較強(qiáng)。

堿性燃料電池(AFC)的重要性相對(duì)降低，也缺少巨大的研究熱情，但這類燃料電池的電壓損失較小，且其電解質(zhì)氫氧化鉀的成本比任何一種類型的電解質(zhì)成本都低很多，但同時(shí)也存在CO2與堿性電解質(zhì)反應(yīng)的問題。

固態(tài)氧化物燃料電池(SOFC)在500至1000°C之間工作，這意味著無需昂貴的催化劑就能達(dá)到相當(dāng)高的反應(yīng)速率，且像天然氣這樣的氣體可以直接應(yīng)用，或者在電池內(nèi)部重組，無需一個(gè)獨(dú)立的制氫系統(tǒng)，但由陶瓷材料構(gòu)成的電池很難加工制造，生產(chǎn)成本很高，還需大量額外設(shè)備。

同樣作為中高溫燃料電池，熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)可以利用余溫增加效率，適用于大型電站，但高溫運(yùn)作會(huì)同時(shí)帶來安全隱患。

質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)是目前應(yīng)用前景最為廣闊的燃料電池類型，適用于汽車、移動(dòng)電源、小型發(fā)布式發(fā)電、特種推動(dòng)等領(lǐng)域，具有低溫快速啟動(dòng)的特點(diǎn)，且不適用有腐蝕性的液態(tài)電解質(zhì)，但這類燃料電池直接使用氫氣作為燃料，成本與技術(shù)要求較高。

1.3.藍(lán)海市場(chǎng)高增速，交通領(lǐng)域應(yīng)用前景最廣闊

燃料電池歷史悠久，當(dāng)前已經(jīng)逐步具備產(chǎn)業(yè)化條件。

早在1839年，英國(guó)科學(xué)家WilliamGrove就發(fā)明氫氧氣體燃料電池。采用鉑片電極、稀硫酸做電解液。但由于質(zhì)量不高，燃料電池的輸出功率和電壓均較低而沒有得到應(yīng)用。

1900年，W.Nernst制作出第一個(gè)固體氧化物燃料電池(SOFC)。

1958年，美國(guó)通用電氣的科學(xué)家LeonardNiedrach和WillardThomasGrubb研制出世界第一個(gè)質(zhì)子交換膜燃料電池。

1983年加拿大巴拉德公司在固體電解質(zhì)材料上取得重大進(jìn)展，將電解水的Nafion膜用于燃料電池，使燃料電池功率提升千倍。

如今，燃料電池行業(yè)正處于快速導(dǎo)入期，自2009-2018年實(shí)現(xiàn)九年九倍的行業(yè)增長(zhǎng)。根據(jù)E4Tech的報(bào)告，2009-2018年，全球燃料電池出貨量從最初的86.5MW增長(zhǎng)至當(dāng)前(估計(jì))的803.1MW，實(shí)現(xiàn)9年9.3倍的增長(zhǎng)，年均復(fù)合增速約28%。2018年全球燃料電池的出貨量為7.43萬套，同比增長(zhǎng)5.4%，對(duì)應(yīng)規(guī)模803.1MW，同比增長(zhǎng)21.9%，2015至2017年的年增長(zhǎng)率均在25%以上，至今仍保持快速增長(zhǎng)。

在各類燃料電池中，質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)的應(yīng)用最多，2018年的占比達(dá)到73.4%。根據(jù)E4Tech數(shù)據(jù)，2009-2018年P(guān)EMFC出貨量從60MW增加至589.1MW，九年十倍，復(fù)合增速29%。2018年全球PEMFC出貨量589.1MW，占比73.4%，大幅領(lǐng)先第二名PAFC(97.3MW)和第三名SOFC(91MW)。出貨臺(tái)數(shù)方面，PEMFC出貨臺(tái)數(shù)從2013年略有下滑，但是單臺(tái)容量提升推動(dòng)了增長(zhǎng)。

交通運(yùn)輸已逐漸成為燃料電池的主要應(yīng)用領(lǐng)域。燃料電池主要在固定電站、便攜電源和交通運(yùn)輸領(lǐng)域應(yīng)用，根據(jù)E4Tech提供的數(shù)據(jù)，交通運(yùn)輸用途的燃料電池的全球出貨量近年來持續(xù)走高，且增幅明顯，在2018年用于交通運(yùn)輸?shù)娜剂想姵匕匆?guī)模達(dá)到562.6MW，同比增長(zhǎng)29.1%，占2018全年的全球燃料電池出貨量的70.1%，已經(jīng)成為燃料電池最廣泛的應(yīng)用市場(chǎng)。

2.1.商業(yè)化落地加速，清潔+加氫快是FCV的比較優(yōu)勢(shì)

燃料電池汽車是通過燃料電池發(fā)電驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的汽車，也是電動(dòng)車的一種。燃料電池汽車的工作原理為:作為燃料的氫在汽車搭載的燃料電池中，與大氣中的氧氣發(fā)生氧化還原化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生出電能來帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)汽車中的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而帶動(dòng)汽車的前橋(或后橋)等行走機(jī)械結(jié)構(gòu)工作，從而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車前進(jìn)。

燃料電池汽車相比純電動(dòng)汽車有燃料清潔環(huán)保、能量密度高、補(bǔ)充能量快的顯著優(yōu)勢(shì)。目前氫燃料的主要來源是工業(yè)副產(chǎn)氫(焦?fàn)t氣中提取)、化石燃料(天然氣)制氫等，但未來可以利用水電、太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿仍偕茉粗迫淙剂希胰剂想姵仄嚨募託鋾r(shí)間僅需3分鐘，相比純電動(dòng)車動(dòng)輒1小時(shí)的充能時(shí)間有著明顯的優(yōu)勢(shì)，燃料電池汽車的能量密度也更高，一輛汽車行駛500km，大約需要37L燃油、6kg氫氣或者100kWh的電能，不同儲(chǔ)能介質(zhì)和設(shè)備的體積重量差別很大，鋰電池的能量密度最小，燃料電池則介于鋰電池和燃油之間。燃料電池汽車具備多方面性能優(yōu)勢(shì)，未來有潛力取代純電動(dòng)汽車成為未來交通工具的最佳解決方案。

目前豐田、本田、現(xiàn)代等車企在燃料電池汽車取得的成果來看，燃料電池汽車的技術(shù)已經(jīng)初步成熟，也具備了和純電動(dòng)車競(jìng)爭(zhēng)的能力，未來加氫站的建立與布局將與燃料電池汽車商業(yè)化發(fā)展緊密相關(guān)。

燃料電池汽車已經(jīng)發(fā)展了八十余年，在2014年隨著豐田Marai推出，實(shí)現(xiàn)了在乘用車領(lǐng)域的商業(yè)化。燃料電池汽車并不是新概念，早在1933年第一輛質(zhì)子交換膜燃料電池汽車(EnergyPartnerConsulier)問世，標(biāo)志著質(zhì)子交換膜燃料電池正式登上燃料電池汽車的歷史舞臺(tái)，并一直延用至今。在1966年美國(guó)通用汽車就開發(fā)了世界上第一輛燃料電池車(ChevroletElectrovan)，行使里程約120公里，最高速度可達(dá)70公里/小時(shí)，但成本昂貴，只生產(chǎn)了這一輛。2008年戴姆勒、福特、通用、本田、現(xiàn)代-起亞、日產(chǎn)-雷諾、豐田等七大全球汽車制造商簽署諒解備忘錄，將2015年作為大舉推進(jìn)燃料電池汽車量產(chǎn)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。在2014年，豐田推出售價(jià)約為37萬人民幣的燃料電池汽車Mirai，600公里的續(xù)航歷程、3分鐘加氫時(shí)間，宣布?xì)淙剂想姵剀噷?shí)現(xiàn)商業(yè)化，進(jìn)入了商業(yè)推廣階段。

2.2.政策持續(xù)加碼助推，車企發(fā)布FCV戰(zhàn)略規(guī)劃

2.2.1.美、日、歐:三個(gè)國(guó)家和地區(qū)均出臺(tái)燃料電池中長(zhǎng)期規(guī)劃

美國(guó)非常重視新能源的建設(shè)，是最早進(jìn)行燃料電池乘用車研發(fā)的國(guó)家之一，政策也大力推動(dòng)了美國(guó)燃料電池汽車的發(fā)展。目前美國(guó)能源部(DOE)和特種部(DOD)成為發(fā)展涉及氫能和燃料電池發(fā)展的兩大核心部門。早在2005年美國(guó)出臺(tái)《能源政策法》，將發(fā)展氫能和燃料電池技術(shù)的有關(guān)項(xiàng)目及其財(cái)政經(jīng)費(fèi)授權(quán)額度明確寫入法中，今后10年間將投入123億美元支持氫能和燃料電池技術(shù)研發(fā)。2012年美國(guó)能源部(DOE)宣布將投資240萬美元用于收集和分析加氫站氫氣加注部件的數(shù)據(jù)，同年頒布新能源投資稅抵免政策，任何氫能基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)行均可享受30%-50%的稅收抵免。根據(jù)美國(guó)能源部燃料電池技術(shù)辦公室(U.S.DOEFCTO)2018年發(fā)布的報(bào)告，2017年底美國(guó)在氫能和燃料電池技術(shù)領(lǐng)域已累計(jì)獲得超過650項(xiàng)美國(guó)專利，其中大約30項(xiàng)技術(shù)已被工業(yè)界商業(yè)化，例如電解槽和氫能燃料電池系零部件，另外大約75項(xiàng)技術(shù)在未來幾年內(nèi)很可能商業(yè)化。

根據(jù)AutoAlliance/HISMarkit的數(shù)據(jù)，2018年全美燃料電池汽車?yán)塾?jì)銷量4819輛。同時(shí)美國(guó)在城市中心進(jìn)行了許多燃料電池客車項(xiàng)目，通過政府提供燃料費(fèi)用和補(bǔ)貼來鼓勵(lì)交通公司使用燃料電池客車，通過評(píng)估這些巴士的試運(yùn)營(yíng)情況，評(píng)估燃料電池的系統(tǒng)運(yùn)行情況，并將其中的經(jīng)驗(yàn)用于下一代燃料電池系統(tǒng)，根據(jù)美國(guó)可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)提供的數(shù)據(jù)，截止2018年12月11號(hào)，這項(xiàng)計(jì)劃共有40個(gè)燃料電池巴士項(xiàng)目，其中在運(yùn)營(yíng)12個(gè)，規(guī)劃中9個(gè)，已完成9個(gè)，正在運(yùn)營(yíng)的大巴數(shù)量達(dá)到了35輛，另外有39輛大巴正在制造。此外，美國(guó)在加州大力建設(shè)加氫站，截止2018年2月美國(guó)共有39座加氫站處于運(yùn)營(yíng)中，保有量世界第三，其中31座屬于零售站，加利福尼亞州有35座。根據(jù)外媒報(bào)道，豐田將與殼牌合作，在美國(guó)加州建造7座加氫站，兩家公司將為該項(xiàng)目出資1140萬美元，而加州能源委員會(huì)也將出資1640萬美元，旨在實(shí)現(xiàn)在2024年前擁有100座加氫站的目標(biāo)。

日本政府受制于能源壓力，大力推廣燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)。日本的能源結(jié)構(gòu)問題嚴(yán)峻，能源資源嚴(yán)重依賴于海外供給，存在嚴(yán)重安全風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)2018年日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省公布的《第五期能源計(jì)劃》，由于核電發(fā)展停滯等情況惡化，日本能源自給率從2010年度的20%降至2016年度的8%左右，且政府面臨巨大減排壓力，日本一直致力于清潔可持續(xù)能源的開發(fā)利用。日本人口密度大、地域面積小，對(duì)氫能的運(yùn)輸和加氫站的建設(shè)都比較有利，因此日本從2009年起，就通過購臵補(bǔ)貼等手段推廣燃料電池汽車的發(fā)展。

2014年日本氫能和燃料電池戰(zhàn)略委員會(huì)制定了《氫和燃料電池戰(zhàn)略路線圖》，2015年NEDO發(fā)布《氫能源白皮書》，將氫能源列為第三大支柱，隨后在2017年12月發(fā)布《基本氫戰(zhàn)略》，2018年7月提出《戰(zhàn)略能源計(jì)劃》，并于2018年10月發(fā)布《東京聲明》，根據(jù)日本產(chǎn)經(jīng)省METI的計(jì)劃，日本將在2020年底之前產(chǎn)能達(dá)到4萬輛燃料電池電動(dòng)汽車，到2025年將達(dá)到20萬輛，2030年達(dá)到80萬輛，豐田等車企也在推動(dòng)燃料電池堆和高壓氫罐的大規(guī)模生產(chǎn)，日本政府長(zhǎng)期、明確的發(fā)展戰(zhàn)略推進(jìn)了氫燃料電池產(chǎn)業(yè)在日本的發(fā)展，目前日本在氫燃料電池領(lǐng)域的技術(shù)在世界領(lǐng)先。

日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省發(fā)布的《氫能基本戰(zhàn)略》也明確制定了加氫站的建設(shè)目標(biāo):2020年要達(dá)到160個(gè)，2025年要達(dá)到320個(gè)，2030年要增加到900個(gè)，以推動(dòng)日本邁入氫能社會(huì)。

歐盟于2008年出臺(tái)了燃料電池與氫聯(lián)合行動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目(FCH-JU)，至2013年至少斥資9.4億歐元用于燃料電池和氫能的研究和發(fā)展。2014年至2020年，歐盟啟動(dòng)Horizon2020計(jì)劃，在該計(jì)劃中氫和燃料電池的投入預(yù)算可能達(dá)到220億歐元。而根據(jù)2019年2月下旬歐洲燃料電池和氫能聯(lián)合組織(FCH-JU)發(fā)布的《歐洲氫能路線圖:歐洲能源轉(zhuǎn)型的可持續(xù)發(fā)展路徑》，歐盟提出面向2030、2050年的氫能發(fā)展路線圖，為歐洲大規(guī)模部署氫能和燃料電池指明方向，闡明了發(fā)展氫能的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益:到2030年氫能產(chǎn)業(yè)將為歐盟創(chuàng)造約1300億歐元產(chǎn)值，到2050年達(dá)到8200億歐元，屆時(shí)氫氣可以提供高達(dá)24%的總能源需求，或者達(dá)到歐盟2251TWH的能源需求。

加氫站方面，根據(jù)H2stations.org發(fā)布2019年發(fā)布的第11期全球加氫站統(tǒng)計(jì)報(bào)告，截止2018年底，全球共有369座加氫站。其中歐洲152座，德國(guó)擁有的60座加氫站已經(jīng)可以像傳統(tǒng)加油站一樣使用。此外，德國(guó)已經(jīng)計(jì)劃在特定地點(diǎn)增加38座加油站，其中34個(gè)地點(diǎn)由H2MobilityGermany運(yùn)營(yíng)，這種規(guī)劃令德國(guó)有望保持“全球第二大加氫基礎(chǔ)設(shè)施國(guó)家”的地位，持續(xù)領(lǐng)先于美國(guó)。而根據(jù)2019年2月發(fā)布的《歐洲氫能路線圖》，至2025年歐洲將預(yù)計(jì)建設(shè)超750座加氫站，到2030年氫能產(chǎn)業(yè)將為歐盟創(chuàng)造約1300億歐元產(chǎn)值，到2050年達(dá)到8200億歐元。

2.2.2.中國(guó)政策大力支持燃料電池汽車發(fā)展

我國(guó)也對(duì)燃料電池汽車推廣發(fā)展給予了諸多政策和補(bǔ)貼支持。早在2009年，國(guó)家首次開始在試點(diǎn)城市對(duì)燃料電池乘用車和客車分別給予25萬/輛和60萬/輛的財(cái)政補(bǔ)貼。2011年提出對(duì)純電動(dòng)汽車、燃料電池汽車和插電式混合動(dòng)力汽車免征車船稅。2016年10月，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院資源與環(huán)境分院和中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的《中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)皮書(2016)》首次提出了我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展路線圖，對(duì)我國(guó)中長(zhǎng)期加氫站和燃料電池車輛發(fā)展目標(biāo)進(jìn)行了規(guī)劃:到2020年，加氫站數(shù)量達(dá)到100座;燃料電池車輛達(dá)到10000輛;氫能軌道交通車輛達(dá)到50列;到2030年，加氫站數(shù)量達(dá)到1000座，燃料電池車輛保有量達(dá)到200萬輛;到2050年，加氫站網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建完成，燃料電池車輛保有量達(dá)到1000萬輛。2019年3月26日，四部委聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于于進(jìn)一步完善新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策的通知》，對(duì)2019年及過渡期間的新能源汽車補(bǔ)貼方法給出了最終指示。新能源汽車補(bǔ)貼的整體退坡較大，在60%以上，燃料電池汽車的補(bǔ)貼政策還未正式公布，在過渡期期間銷售上牌的燃料電池汽車將按2018年對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的0.8倍補(bǔ)貼，相對(duì)的燃料電池汽車補(bǔ)貼更優(yōu)渥一些，暫時(shí)沒有出現(xiàn)大幅下滑。

我國(guó)地方政府也在推出地方性政策大力推動(dòng)燃料電池汽車發(fā)展。2018年廣東、上海、武漢、佛山、蘇州等10個(gè)省市出臺(tái)了燃料電池相關(guān)政策。在10個(gè)省市出臺(tái)的燃料電池政策中，廣東明確將大力推進(jìn)燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化，而且明確了將省級(jí)補(bǔ)貼資金的30%用于支持燃料電池。廣東佛山的補(bǔ)貼力度最大，最高補(bǔ)貼可達(dá)800萬元。武漢按中央1:1補(bǔ)貼;上海、海南、青海按中央1:0.5補(bǔ)貼;重慶按中央1:0.4補(bǔ)貼;河南按中央1:0.3補(bǔ)貼。蘇州規(guī)劃到2020年，氫能產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值突破100億元，建成加氫站10座，氫燃料電池汽車運(yùn)行規(guī)模力爭(zhēng)達(dá)到800輛。武漢明確了加氫站的項(xiàng)目選址、報(bào)建、施工、經(jīng)營(yíng)全過程的審批及管理流程和相關(guān)監(jiān)管職能部門，是全國(guó)首個(gè)加氫站審批及監(jiān)管地方管理辦法。除了這10個(gè)省市出臺(tái)燃料電池規(guī)劃或補(bǔ)貼外，上海、大同、撫順、濟(jì)南、南通、鎮(zhèn)江、臺(tái)州、六安、武漢、新鄉(xiāng)等10多個(gè)城市正規(guī)劃建設(shè)氫能產(chǎn)業(yè)園。

2.2.3.國(guó)內(nèi)外車企紛紛加快燃料電池汽車發(fā)展規(guī)劃

國(guó)內(nèi)外各車企對(duì)燃料電池汽車加緊規(guī)劃布局。豐田計(jì)劃到2020年前后全球FCEV年銷量達(dá)到3萬輛以上，為提升核心零部件的產(chǎn)能，豐田在日本新建廠房用于增加氫燃料電池堆的產(chǎn)能，并新建高壓儲(chǔ)氫罐專用生產(chǎn)線。本田則與通用合資在美國(guó)成立子公司，合作生產(chǎn)新一代氫動(dòng)力燃料電池系統(tǒng)，并力爭(zhēng)2020年左右開始投入量產(chǎn)?，F(xiàn)代汽車集團(tuán)于2018年發(fā)布“FCEV2030規(guī)劃”，計(jì)劃在2030年前實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)50萬輛燃料電池電動(dòng)汽車的目標(biāo)，決定投資7.6萬億韓元并新增雇傭5.1萬名員工，將燃料電池電動(dòng)汽車的生產(chǎn)能力從現(xiàn)在年產(chǎn)3000輛擴(kuò)大到2022年的年產(chǎn)4萬輛。而國(guó)內(nèi)汽車企業(yè)上汽、長(zhǎng)城、東風(fēng)等也紛紛加緊布局燃料電池汽車。

2.3.燃料電池汽車處于快速引入期，海外技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)先于國(guó)內(nèi)

2.3.1.燃料電池汽車空間廣闊，增速迅猛

全球燃料電池汽車銷量仍處于極低水平，主要集中在北美和亞洲市場(chǎng)，且市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)集中。根據(jù)InformationTrends公布的數(shù)據(jù)，2013至2017年全球燃料電池乘用車?yán)塾?jì)銷量?jī)H6475輛，仍處于極低水平，其中2017年銷量為3260輛，同比增長(zhǎng)41%;市場(chǎng)僅有三類車型，豐田Mirai、本田Clarity和現(xiàn)代ix35分別占燃料電池乘用車總銷量的76%、13%和11%;其中從地區(qū)分布看，燃料電池乘用車銷售主要集中于北美和亞洲，銷量占比分別為53%和38%。

燃料電池汽車市場(chǎng)前景廣闊，MIT估計(jì)全球燃料電池銷售量在2035年超過1600萬輛。據(jù)GlobalMarketInsight的預(yù)測(cè)，全球燃料電池汽車銷量預(yù)計(jì)將在2024年前后突破30萬臺(tái);麻省理工的研究預(yù)測(cè)全球燃料汽車市場(chǎng)銷售量將在2035年增至1602萬輛;InformationTrends預(yù)測(cè)燃料電池汽車將在2020年后高速增長(zhǎng)，在2032年銷售額將達(dá)到2552億美元。

而根據(jù)GlobalMarketInsights，Inc2018年的一項(xiàng)調(diào)查，各大主機(jī)廠不斷增加的研究投入為燃料電池汽車的發(fā)展鋪平了道路，并通過規(guī)模效應(yīng)令其成本一路走低，與此同時(shí)，對(duì)于氫燃料電池汽車的市場(chǎng)需求也正持續(xù)提升，預(yù)計(jì)到2024年全球氫燃料電池汽車的市場(chǎng)規(guī)模將超過90億美元(約合人民幣567億元)，燃料電池汽車的盈利能力將在7年內(nèi)提升42%。

燃料電池系統(tǒng)成本將隨技術(shù)提升和規(guī)?；a(chǎn)不斷下降。根據(jù)美國(guó)能源局DOE的2020燃料電池行業(yè)發(fā)展規(guī)劃，在產(chǎn)量不斷提升和技術(shù)升級(jí)的影響下，燃料電池成本將不斷下降，以目前的技術(shù)水平和10萬套年產(chǎn)量的生產(chǎn)規(guī)模，燃料電池系統(tǒng)的成本為$46.16/kW，當(dāng)年生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到50萬套，燃料電池系統(tǒng)成本將在2025年降至$38.34/kW，技術(shù)提升后成本最終降為$30/kW。

2.3.2.燃料電池汽車海外車企技術(shù)布局領(lǐng)先，國(guó)內(nèi)處于追趕者行列

日系車企和韓系車企在燃料電池乘用車布局領(lǐng)先。目前世界上實(shí)現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)的燃料電池汽車商家主要有豐田，本田和現(xiàn)代等，根據(jù)InformationTrends提供的數(shù)據(jù)，豐田Mirai、本田Clarity和現(xiàn)代ix35分別占2017年燃料電池乘用車總銷量的76%、13%和11%，現(xiàn)代于2019年推出新一代燃料電池汽車Nexo，將續(xù)航里程提升至612km。

豐田Mirai作為第一輛實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)的燃料電池汽車，在不影響車內(nèi)空間和實(shí)用性的前提下實(shí)現(xiàn)了良好性能和長(zhǎng)距離的續(xù)航里程，其3.1kW/L功率密度的燃料電池堆重量?jī)H56kg，體積僅37L，輸出功率卻達(dá)到了114kW，是目前世界的最高水準(zhǔn)，同時(shí)采用70MPa的高壓儲(chǔ)氫瓶，5kg的儲(chǔ)氫量實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的續(xù)航歷程。

本田也是最早涉足氫燃料電池汽車的車企之一，2016年發(fā)布了旗下首款氫動(dòng)力車型ClarityFuelCell，采用和Mirai相同功率密度的燃料電池和70MPa高壓儲(chǔ)氫瓶，首次實(shí)現(xiàn)將燃料電池動(dòng)力總成集成在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，相比豐田Mirai的4座位空間，本田Clarity實(shí)現(xiàn)了五座大空間，實(shí)用性進(jìn)一步增強(qiáng)，同時(shí)電機(jī)功率和續(xù)航里程也占有優(yōu)勢(shì)。Clarity還實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)化，本田希望打造一個(gè)兼容燃料電池、純電、插電混動(dòng)的多車型平臺(tái)，滿足多種需求的同時(shí)降低研發(fā)成本。

2013年現(xiàn)代就推出ix35燃油電池汽車，是世界上第一輛實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的燃料電池汽車，但因成本過高、加氫不便等原因未真正使燃料電池汽車實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，現(xiàn)代于2019年推出了新一代Nexo，該車具備三個(gè)總儲(chǔ)存量為156.6L的氫氣儲(chǔ)罐，滿載氫氣時(shí)續(xù)航里程達(dá)到612km，這一數(shù)據(jù)與先前的兩款車型拉開差距，且總加注時(shí)間僅5分鐘，該車型還配備了多項(xiàng)主動(dòng)安全配臵以及與自動(dòng)駕駛相關(guān)的便利性配臵。

此外奔馳于2018年推出了GLCPHEV氫燃料電池車,以插電式電動(dòng)技術(shù)與氫燃料系統(tǒng)做結(jié)合,進(jìn)而達(dá)成零碳排放的目標(biāo)，續(xù)航里程為481公里。此外通用和日產(chǎn)也推出了燃料電池汽車車型。

燃料電池汽車基礎(chǔ)研究：概述與市場(chǎng)空間

燃料電池在國(guó)內(nèi)發(fā)展緩慢，處于半停滯狀態(tài)。我國(guó)的燃料電池汽車目前仍屬于商業(yè)化發(fā)展初期，經(jīng)過近20年的研發(fā)，產(chǎn)業(yè)集群逐步形成，主要集中在遼寧、河北、山東、上海等省市。2016年我國(guó)共銷售燃料電池汽車629臺(tái)，2017年1247臺(tái)，2018年1527輛，相比海外2016年共銷售2270臺(tái)燃料電池汽車，2017年3200多臺(tái)，2018年前11個(gè)月3000多臺(tái)。從數(shù)量上看，海外優(yōu)于國(guó)內(nèi)。從結(jié)構(gòu)上看，海外燃料電池主要用于乘用車，國(guó)內(nèi)主要以客車和物流車為主，乘用車難度更高，總體來看，我國(guó)燃料電池汽車行業(yè)在材料、工藝與海外差距較大，目前仍處于試驗(yàn)階段，離批量化生產(chǎn)距離較遠(yuǎn)，且在燃料電池車設(shè)計(jì)層面國(guó)內(nèi)和海外也有較大差距。

我國(guó)的燃料電池汽車以客車和物流車為主。截止到2018年底，全國(guó)超過13個(gè)城市陸續(xù)開展了燃料電池汽車示范推廣工作，2017年6月，全國(guó)首條商業(yè)化載客運(yùn)營(yíng)的氫能源公交示范線分別在佛山、云浮兩地運(yùn)行，共計(jì)28輛車。2018年，由重塑科技等公司在上海市示范推廣運(yùn)營(yíng)500臺(tái)燃料電池物流車;2018年9月，上海首條燃料電池公交線路正式上線

從加氫站籌建部署情況來看，國(guó)際上加氫站的擴(kuò)張正處于持續(xù)、迅猛地向上勢(shì)頭。加氫站是為燃料電池汽車提供燃料的基礎(chǔ)設(shè)施，根據(jù)H2Station發(fā)布的全球加氫站建設(shè)評(píng)估報(bào)告，截止2018年底，全球已建設(shè)加氫站369家，同比增長(zhǎng)12.5%，從全球分地區(qū)加氫站的建設(shè)情況來看，以歐洲、美洲和亞洲為代表地區(qū)加氫站的建設(shè)數(shù)量不斷增加，其中前期以歐洲和美洲的建設(shè)數(shù)量較多，隨著亞洲對(duì)氫能源汽車的研發(fā)推廣，2016年后以日本和中國(guó)為代表的亞洲加氫站的建設(shè)數(shù)量不斷增加，截止2018年，歐洲、亞洲和以加州為代表的北美地區(qū)共建設(shè)加氫站153、136、78家。

我國(guó)目前的氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不發(fā)達(dá)，國(guó)家原規(guī)劃2020年建成100多家加氫站，2025年建成300家，但2018年才建成17座加氫站，其中14座在運(yùn)營(yíng)中。

3.1.燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈較長(zhǎng)，燃料電池系統(tǒng)占單車成本50%

燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈條較長(zhǎng)，燃料電池系統(tǒng)為新增的市場(chǎng)。我們這里暫不考察氫氣供應(yīng)環(huán)節(jié)的產(chǎn)業(yè)鏈，燃料電池汽車本身的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由燃料電池系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其附件組成。

燃料電池汽車的主要成本來自于燃料電池系統(tǒng)和儲(chǔ)氫系統(tǒng)，占總成本的50%和14%，其中燃料電池電堆是燃料電池系統(tǒng)的主要成本支出。根據(jù)美國(guó)能源局披露的燃料電池成本情況，2018年燃料電池的成本為$46.16/kW，不同整車部件的成本構(gòu)成占比分別為:燃料電池系統(tǒng)(50%，絕大部分)、儲(chǔ)氫系統(tǒng)(14%)、電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(7%)、車身(23%)。其中，電堆成本占燃料電池成本的60%。

燃料電池系統(tǒng)成本將隨技術(shù)提升和規(guī)?；a(chǎn)不斷下降。根據(jù)美國(guó)能源局DOE的2020燃料電池行業(yè)發(fā)展規(guī)劃，在產(chǎn)量不斷提升和技術(shù)升級(jí)的影響下，燃料電池成本將不斷下降，以目前的技術(shù)水平和10萬套年產(chǎn)量的生產(chǎn)規(guī)模，燃料電池系統(tǒng)的成本為$46.16/kW，當(dāng)年生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到50萬套，燃料電池系統(tǒng)成本將在2025年降至$38.34/kW，技術(shù)提升后成本最終降為$30/kW。

燃料電池系統(tǒng)市場(chǎng)空間廣闊。根據(jù)E4Tech的報(bào)告，至2020年全球燃料電池汽車的產(chǎn)量將達(dá)到50萬輛，當(dāng)80kW的質(zhì)子交換膜燃料電池汽車年產(chǎn)量達(dá)到50萬輛，DOE估計(jì)2020年燃料電池成本目標(biāo)為$40，對(duì)應(yīng)的燃料電池系統(tǒng)市場(chǎng)空間為16億美元，燃料電池電堆市場(chǎng)空間為9.6億美元，其中核心材料市場(chǎng)空間分別為催化劑3.68億美元、雙極板2.56億美元、質(zhì)子交換膜1.28億美元、氣體擴(kuò)散層0.80億美元、膜電極墊片0.48億美元。

燃

3.2.燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈子領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)概況

3.2.1.電堆:海外車企布局領(lǐng)先，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品批量較少

電堆是發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的場(chǎng)所，也是燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)的核心，由多個(gè)單體電池以串聯(lián)方式層疊組合構(gòu)成。將雙極板與膜電極交替疊合，各單體之間嵌入密封件，經(jīng)前、后端板壓緊后用螺桿緊固拴牢，即構(gòu)成燃料電池電堆。電堆工作時(shí)，氫氣和氧氣分別由進(jìn)口引入，經(jīng)電堆氣體主通道分配至各單電池的雙極板，經(jīng)雙極板導(dǎo)流均勻分配至電極，通過電極支撐體與催化劑接觸進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)。

乘用車因?yàn)榭臻g限制，目前只能采用高壓金屬板電堆的技術(shù)方案。國(guó)外乘用車廠大多自行開發(fā)電堆，并不對(duì)外開放，例如豐田、本田、現(xiàn)代等。也有少數(shù)采用合作伙伴的電堆來開發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)的乘用車企業(yè)，例如奧迪(采用加拿大巴拉德定制開發(fā)的電堆)和奔馳(采用奔馳與福田的合資公司AFCC的電堆)。目前國(guó)外可以單獨(dú)供應(yīng)車用燃料電池電堆的知名企業(yè)主要有加拿大的Ballard和Hydrogenics，歐洲和美國(guó)正在運(yùn)營(yíng)的燃料電池公交車絕大多數(shù)采用這兩家公司的石墨板電堆產(chǎn)品，已經(jīng)經(jīng)過了數(shù)千萬公里、數(shù)百萬小時(shí)的實(shí)車運(yùn)營(yíng)考驗(yàn)，這兩家加拿大電堆企業(yè)都已經(jīng)具備了一定產(chǎn)能，Ballard還與廣東國(guó)鴻設(shè)立了合資企業(yè)生產(chǎn)9SSL電堆。此外還有一些規(guī)模較小的電堆開發(fā)企業(yè)，例如英國(guó)的Erlingklinger、瑞典的PowerCell、荷蘭的Nedstack等，在個(gè)別項(xiàng)目有過應(yīng)用，目前產(chǎn)能比較有限。

國(guó)內(nèi)能夠獨(dú)立自主開發(fā)電堆并經(jīng)過多年實(shí)際應(yīng)用考驗(yàn)的只有大連新源動(dòng)力和上海神力兩家企業(yè)。大連新源動(dòng)力采用的是金屬板和復(fù)合板的技術(shù)路線，與上汽合作，開發(fā)了榮威950乘用車和上汽V80客車。上海神力成立于1998年，是中國(guó)第一家專業(yè)的燃料電池電堆研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)，目前兩家都建成了燃料電池電堆中試線，正處于從小批量到產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵階段。另外有一些新興的燃料電池電堆企業(yè)，例如弗爾塞、北京氫璞、武漢眾宇等，也開發(fā)出燃料電池電堆樣機(jī)和生產(chǎn)線，正處于驗(yàn)證階段。

根據(jù)E4Tech的報(bào)告，至2020年全球燃料電池汽車的產(chǎn)量將達(dá)到50萬輛，此產(chǎn)能下美國(guó)能源局DOE2020年燃料電池成本目標(biāo)為$40，對(duì)應(yīng)的燃料電池系統(tǒng)市場(chǎng)空間為16億美元，而燃料電池電堆的成本支出占總電池系統(tǒng)的60%，則至2020年燃料電池電堆市場(chǎng)空間將達(dá)到9.6億美元。

3.2.2.催化劑:降低鉑含量是研發(fā)重點(diǎn)，海外企業(yè)領(lǐng)先國(guó)內(nèi)

質(zhì)子交換膜燃料電池商業(yè)化進(jìn)程中的主要阻礙之一是價(jià)格高昂的貴金屬催化劑，鉑載量如今已大幅下降，減少鉑的使用量是降低催化劑成本的有效途徑，未來研究重點(diǎn)是催化劑超低鉑或無鉑。由于鉑資源具有稀缺、昂貴的屬性，大量的研究工作仍集中于降低鉑載量、增強(qiáng)催化劑的耐久性、或是開發(fā)新的催化劑來替代鉑的使用。

減少鉑的使用量是降低催化劑成本的有效途徑。根據(jù)DOE統(tǒng)計(jì)，如果以現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行燃料電池汽車商業(yè)化，燃料電池對(duì)Pt資源的需求將遠(yuǎn)超過世界年產(chǎn)量，針對(duì)燃料電池催化劑的研究目前主要集中在以下幾個(gè)方面:一是提高催化劑活性和穩(wěn)定性通過對(duì)鉑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，減小催化劑的粒子直徑、使其均一分散來擴(kuò)大催化面積，還可以通過減小催化劑厚度的方法提高反應(yīng)性;二是改進(jìn)鉑材料的利用率，可以通過鉑與其它金屬形成合金來制造催化劑，目前大多采用鉑與釕的合金來解決，或者將鉑的活性組分擔(dān)載在載體上，主要以碳載體為主;三是研究鉑以外的新材料，例如氧化鉬、鈷、石墨烯-碘等物質(zhì)，但是技術(shù)尚未成熟，工業(yè)化應(yīng)用前景較低。

在燃料電池催化劑領(lǐng)域，海外企業(yè)處于領(lǐng)先地位，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)批量化生產(chǎn)，而且性能穩(wěn)定。其中英國(guó)JohnsonMatthey和日本Tanaka(本田燃料電池車Clarity催化劑供應(yīng)商)是全球鉑催化劑的巨頭。

我國(guó)催化劑核心材料長(zhǎng)期依賴高成本進(jìn)口，嚴(yán)重制約了我國(guó)氫能源產(chǎn)業(yè)的自主發(fā)展。唯一的上市標(biāo)的公司貴研鉑業(yè)用催化劑開發(fā)進(jìn)展進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室放大階段，暫時(shí)還沒有產(chǎn)品應(yīng)用，2018年清華大學(xué)氫燃料電池實(shí)驗(yàn)室與武漢喜瑪拉雅光電科技股份有限公司合作成立了聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)，攻克了氫燃料電池催化劑生產(chǎn)難題，未來可實(shí)現(xiàn)催化劑的量產(chǎn)。

隨著Pt用量的減少，催化劑成本將不斷下降，DOE對(duì)降低Pt用量的目標(biāo)是到2020年，燃料電池電堆的Pt用量降至0.108g/kW;至2025年催化劑用量達(dá)到降至0.065g/kW。而催化劑的規(guī)模效應(yīng)也很顯著，E4Tech預(yù)測(cè)至2020年全球燃料電池汽車的產(chǎn)量將達(dá)到50萬輛，而根據(jù)DOE在2018年的報(bào)道，年產(chǎn)量為1萬套時(shí)，催化劑的成本為$756.6/套。當(dāng)年產(chǎn)量升至50萬套，催化劑成本支出將降至$492.3/套，屆時(shí)Pt的市場(chǎng)空間將達(dá)到$3.68億。

燃料電池汽車基礎(chǔ)研究：概述與市場(chǎng)空間

燃料電池汽車基礎(chǔ)研究：概述與市場(chǎng)空間

3.2.3.雙極板:石墨雙極板已經(jīng)國(guó)產(chǎn)化，金屬雙極板仍存差距

雙極板的基體材料的選擇直接影響燃料電池的電性能和使用壽命，是燃料電池的關(guān)鍵組件之一。其主要起到起輸送和分配燃料、在電堆中隔離陽極陰極氣體的作用。雙極板占整個(gè)燃料電池重量的60%，成本的13%。根據(jù)基體材料的不同，雙極板可以分為石墨雙極板、金屬雙極板和復(fù)合材料雙極板。

石墨雙極板已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用，目前已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。目前主流供應(yīng)商有美國(guó)POCO、SHF、Graftech、日本FujikuraRubberLTD、KyushuRefractories、英國(guó)Bac2等。國(guó)產(chǎn)廠商主要有杭州鑫能石墨、江陰滬江科技、淄博聯(lián)強(qiáng)碳素材料、上海喜麗碳素、南通黑匣、上海弘楓等。

金屬雙極板易于批量化生產(chǎn)降低成本，是替代石墨雙極板的最佳選擇，目前國(guó)內(nèi)外有一定技術(shù)差距。豐田Mirai、本田Clarity和現(xiàn)代NEXO等乘用車均采用金屬雙極板，目前金屬雙極板主要供應(yīng)商有瑞典Cellimpact、德國(guó)Dana、Grabener、美國(guó)treadstone等，國(guó)內(nèi)氫璞創(chuàng)能在各種性能指標(biāo)上已超越巴拉德，且擁有全國(guó)現(xiàn)在第一條、也是目前為止唯一一條全自動(dòng)化產(chǎn)線，大部分研究機(jī)構(gòu)還處于研發(fā)試制階段，包括新源動(dòng)力、大連化物所等。復(fù)合雙極板的研發(fā)目前還比較少，國(guó)內(nèi)僅有大連新源動(dòng)力和武漢喜瑪拉雅等企業(yè)有所涉及，實(shí)際應(yīng)用情況還未見報(bào)導(dǎo)。

3.2.4.質(zhì)子交換膜:海外公司技術(shù)領(lǐng)先已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，國(guó)內(nèi)仍處研發(fā)階段

目前常用的商業(yè)化質(zhì)子交換膜有全氟磺酸膜和復(fù)合膜。質(zhì)子交換膜是燃料電池關(guān)鍵材料，其作用是在反應(yīng)時(shí)，只讓陽極失去電子的氫離子透過到達(dá)陰極，但阻止電子和其他分子通過，主流的質(zhì)子交換膜在高溫時(shí)易發(fā)生化學(xué)降解，傳導(dǎo)性變低，因此各機(jī)構(gòu)也在研究其他類型的膜，包括高溫膜、堿性膜等。

全氟磺酸膜已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，其供應(yīng)商集中于日本和歐美國(guó)家，其中應(yīng)用最廣泛的是美國(guó)科慕公司的Nafion系列膜，國(guó)內(nèi)能夠批量化供應(yīng)只有山東東岳，其產(chǎn)品已進(jìn)入奔馳的供應(yīng)鏈體系。此外國(guó)內(nèi)的武漢理工新能源公司、上海神力科技、大連新源動(dòng)力和三愛富都有均質(zhì)膜的生產(chǎn)能力，武漢理工的產(chǎn)品還出口國(guó)外。

在復(fù)合膜方面，戈?duì)栒紦?jù)的全球市場(chǎng)份額最高，其Select復(fù)合膜廣泛應(yīng)用于燃料電池，豐田Mirai、本田Clarity和現(xiàn)代ix35均采用戈?duì)朣elect系列膜，國(guó)內(nèi)武漢理工已向國(guó)內(nèi)外數(shù)家研究單位提供測(cè)試樣品;大連化物所、上海交大也在質(zhì)子交換膜的研究領(lǐng)域有所突破。

隨著燃料電池批量化生產(chǎn)，質(zhì)子交換膜生產(chǎn)成本降幅明顯。根據(jù)E4Tech的報(bào)告，至2020年全球燃料電池汽車的產(chǎn)量將達(dá)到50萬輛，而美國(guó)能源局DOE在2018年預(yù)測(cè)在實(shí)現(xiàn)能產(chǎn)量50萬套燃料電池系統(tǒng)時(shí)，質(zhì)子交換膜支出成本將達(dá)到$16/m2，市場(chǎng)空間將擴(kuò)大為$1.28億。

3.2.5.膜電極:已經(jīng)逐步國(guó)產(chǎn)化，但仍落后于外資

膜電極是電化學(xué)反應(yīng)的核心部件。由電催化劑、質(zhì)子交換膜、氣體擴(kuò)散層組成。

國(guó)產(chǎn)膜電極性能與國(guó)際水平接近，但專業(yè)特性上(例如鉑載量、啟停、冷啟動(dòng)、抗

反極等)與國(guó)際水平還有一定差距。批量化生產(chǎn)工藝和裝備差距較大，國(guó)外已實(shí)現(xiàn)

連續(xù)化生產(chǎn)。隨著國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)工程化和質(zhì)量控制的差距有望進(jìn)一步

縮小。

膜電極國(guó)內(nèi)外存在一定技術(shù)差距。國(guó)外膜電極的供應(yīng)商主要3M、JohnsonMatthey、Gore、Ballard等。豐田、本田等乘用車企業(yè)自主開發(fā)了膜電極，但不對(duì)外銷售。國(guó)內(nèi)專業(yè)的膜電極供應(yīng)商主要是武漢理工新能源，其產(chǎn)品大部分出口到美國(guó)的PlugPower公司，大連新源實(shí)現(xiàn)自主生產(chǎn)，主要是自用為上汽的發(fā)動(dòng)機(jī)配套。此外昆山桑萊特、南京東焱氫能、蘇州擎動(dòng)等企業(yè)都開發(fā)了膜電極的樣品，但未形成量產(chǎn)。

膜電極生產(chǎn)成本規(guī)?；?yīng)明顯。根據(jù)E4Tech的報(bào)告，至2020年全球燃料電池汽車的產(chǎn)量將達(dá)到50萬輛，在這一產(chǎn)能規(guī)模下美國(guó)能源局預(yù)測(cè)膜電極的成本支出將降至$100/m2，膜電極墊片的市場(chǎng)空間將達(dá)到0.48億美元。

3.2.6.氣體擴(kuò)散層:海外壟斷，國(guó)內(nèi)處于研發(fā)階段

氣體擴(kuò)散層是加工費(fèi)用主導(dǎo)成本的部件，氣體擴(kuò)散層主要作用是為參與反應(yīng)的氣體和生成的水提供傳輸通道，并支撐催化劑，因此，擴(kuò)散層基底材料的性能將直接影響燃料電池的電池性能。氣體擴(kuò)散層主要利用炭紙、炭纖維布、無紡布和炭黑紙等，有的利用泡沫金屬、金屬網(wǎng)等來制備。根據(jù)StrategicAnalysis2014年發(fā)布的數(shù)據(jù)，當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模從1000套提升到50萬套時(shí)，成本會(huì)從$2,661/套降到$102/套。

目前氣體擴(kuò)散層的生產(chǎn)主要由國(guó)際大廠壟斷，如日本東麗、加拿大Ballard、德國(guó)SGL等。東麗目前占據(jù)較大的市場(chǎng)份額，生產(chǎn)的炭紙具有高導(dǎo)電性、高強(qiáng)度、高氣體通過率、表面平滑等優(yōu)點(diǎn)，但由于其脆性大而不能連續(xù)生產(chǎn)的特點(diǎn)導(dǎo)致其難以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，極大地限制了供應(yīng)量的增長(zhǎng)。我國(guó)對(duì)炭紙的研發(fā)主要集中于中南大學(xué)、武漢理工大學(xué)以及北京化工大學(xué)等高校，國(guó)內(nèi)江蘇天鳥具備優(yōu)秀的碳纖維織物的生產(chǎn)能力，但由于燃料電池市場(chǎng)太小，尚無量產(chǎn)計(jì)劃。

3.2.7.儲(chǔ)氫裝臵:低溫液態(tài)是發(fā)展方向，國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程較高

車載儲(chǔ)氫技術(shù)是氫燃料電池車發(fā)展的關(guān)鍵，直接影響氫燃料電池汽車的續(xù)航里程和成本等。氫燃料電池車載儲(chǔ)氫技術(shù)主要包括高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、低溫液態(tài)儲(chǔ)氫、固體儲(chǔ)氫和有機(jī)液體儲(chǔ)氫等。其中，高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛、成本低，是目前儲(chǔ)氫應(yīng)用的主要方式。而僅從質(zhì)量和體積儲(chǔ)氫密度分析，低溫液態(tài)儲(chǔ)氫是比較理想的儲(chǔ)氫技術(shù)，是未來重要的發(fā)展方向，它的運(yùn)輸能力是高壓氣態(tài)氫氣運(yùn)輸?shù)氖兑陨?，可配合大?guī)模風(fēng)電、水電、光電電解水制氫儲(chǔ)運(yùn)。

當(dāng)前高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)比較成熟，是目前最常用的儲(chǔ)氫技術(shù)。該技術(shù)是采用高壓將氫氣壓縮到一個(gè)耐高壓的容器里。目前，高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫容器主要分為純鋼制金屬瓶(I型)、鋼制內(nèi)膽纖維纏繞瓶(II型)、鋁內(nèi)膽纖維纏繞瓶(III型)及塑料內(nèi)膽纖維纏繞瓶(IV型)4個(gè)類型。由于高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫容器I型、II型儲(chǔ)氫密度低、氫脆問題嚴(yán)重，車載儲(chǔ)氫瓶大多使用III型、IV型兩種容器。

III型為金屬內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶，是目前我的國(guó)發(fā)展重點(diǎn)，已開發(fā)35MPa和70MPa，技術(shù)和產(chǎn)品成熟，其中35MPa已被廣泛應(yīng)用于氫燃料電池車，70MPa剛開始推廣，國(guó)外的技術(shù)已經(jīng)成熟，但車用以IV型為主。IV型則為塑料內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶，相比III型有明顯的成本低、輕量化優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)目前仍處于研發(fā)階段，國(guó)外的乘用車以該類型為主，美國(guó)的技術(shù)已經(jīng)全球領(lǐng)先，已成功研制多種不同規(guī)格型號(hào)的纖維全纏繞高壓儲(chǔ)氫氣瓶。