2020年燃料電池行業研究報告

行研君說

導語

燃料電池汽車是氫能源利用極具成長性的下遊行業。雖然氫燃料電池汽車（ FCEVs ）在 我國目前處於起步階段，但燃料電池汽車性能的優秀不可否認，目前國外大規模銷售的 FCEVs 各方面性能與內燃機汽車不相上下，有些遠優於電動汽車（BEVs）。

來源：民生證券

一、我國氫能源發展利用前景廣闊

1、氫能源：下一代基礎性能源材料

國際能源轉型一直沿著從高碳到低碳、從低密度到高密度的路徑進行，而氫氣是目前公認 的最為理想的能量載體和清潔能源提供者。氫氣無毒無害，反應物為水，綠色清潔，熱值高， 相當於汽油的三倍，被譽為「21 世紀的終極能源」。

短期：降低汽車尾氣排放，城市環境保護。以北京市為例，機動車排放了全市 58％的氮 氧化物、40％的揮發性有機物和 22％的細顆粒物。氫能源自柴油發動機應用的車輛市場 具有推廣價值，而柴油發動機車輛在港口/碼頭、城市公交、跨城貨運等領域帶來顯著的 汙染。

中長期：降低石化能源對外依賴。中國石油集團經濟技術研究院發布《2018 年國內外氣行業發展報告》中提到，2018 年中國的石油進口量為 4.4 億噸，石油對外依存度升至 69.8％；天然氣進口量 1254 億立方米，對外依存度升至 45.3%。

2、我國具有全球最大規模的氫資源

工業氫氣提純具備充足的氫資源，我國氫氣產能規模全球最大。從氫氣生產來源來看， 化石資源制氫居主導地位，全球主要人工制氫原料的 96%以上都來源於傳統化石資源的熱化學 重整，僅有 4%左右來源於電解水。從地域分布上看，亞太地區的氫氣產能最大，而我國是目 前氫氣產能最大的國家，也是氫氣生產分布最廣的國家。目前國際制氫年產量 6300 萬噸左右， 我國每年產氫約 2200 萬噸，佔世界氫產量的三分之一，是世界第一產氫大國。

我國的煤炭和天然氣資源儲備豐富，以上兩者也是我國人工制氫的主要原料，佔比分別 為 62%和 19%。隨著煤制合成氣、煤制油產業的發展，煤制氫產量逐年增多，其規模較大、成 本較低，制氫成本約 20 元/kg，煤氣化制氫具有較大發展潛力。電解水制氫在我國氫氣佔比中 僅佔約 4%，但在日本氫工業中佔有特殊的地位，其鹽水電解制氫的產能佔日本所有人工制氫 總產能的 63%。

我國氫能資源在全球範圍具有一定性價比優勢。目前我國加氫氣成本大約在 70 元/kg， 較美國和日本在成本上仍較高，然而我國的汽油成本顯著高於美國，從氫油比（氫氣成本/汽 油成本）角度考慮有一定性價比優勢。

我國氫能源的使用仍有極大待開發潛力。當前我國大部分氫氣應用於工業領域，主要被 合稱氨、合成甲醇、石油煉化、回爐助燃燈消耗，屬於自產自消的模式。每年僅有不到 500 噸的氫氣對外部市場供應和銷售，氫資源利用潛力巨大。

各類氫氣來源存在一定的技術和成本差別，電解制氫與煤炭、天然氣制氫成本仍有較大 差距。氫氣的製備主要可分為製取氫氣和提純氫氣兩大類，煤炭制氫成本最低，為 0.8～1.1 元/立方米，天然氣制氫成本為 0.9～1.5 元/立方米，我國的電解制氫發展仍處早期，成本在 3 元/立方米左右，未來還有較大下降空間。

地方政府和能源企業對於工業氫氣的利用有切實的發展意願。我國每年棄光、棄風、棄 水等大約有 1000 億度電，工業副產氫也有 1000 萬噸以上，對於這兩個「1000」的利用，全國 多地政府和能源企業都已積極開展相應布局。

我國氫能利用已具備一定技術基礎，從航天、軍用逐漸向民用推廣，在華北、華東和華 南等地區形成了氫能源區域產業集群。

航天領域：航天科技集團六院北京 11 所研製的 YF-75 氫氧發動機。迄今為止，YF-75 發 動機已參加 97 次飛行任務。2004 年探月工程正式開展後，YF-75 發動機是嫦娥系列任務 中主力裝備。2019 年嫦娥四號探測器首次在月球背面預選區域著陸，也由來自裝備 YF-75 氫氧發動機的長三甲系列火箭完成。

軍用領域：中國船舶重工集團開發的燃料電池潛艇，從斯特林發動機替換為氫燃料電池， 基於質子交換膜燃料電池和金屬儲氫技術。

先進技術的民用化推廣。航天科技集團六院長期致力於氫能在火箭發動機領域的研究和 應用，在燃料電池技術領域，擁有質子交換膜燃料電池系統動力應用、可再生能源儲能 應用及泵閥關鍵部件技術，具備了百千瓦級氫氧/氫空及再生燃料電池系統研製能力。中 船重工七一二所研發的首臺 58 千瓦燃料電池發動機， 2019 年 5 月順利通過中汽中心天汽車檢測中心的強制性檢驗，這款型號為 CSIC712-FCE58A 的發動機，採用氫空質子交 換膜燃料電池電堆，是七一二所面向城市客車開發的燃料電池發動機。

二、燃料電池是氫能源的重要應用

1、氫能源的重要應用-燃料電池

氫能源為電力能源的重要載體。電能替代是社會能源消費的長期趨勢 ，氫能源最終通過 電力能源實現。合理利用氫能，一方面能提高能源利用效率，減少能源浪費，另一方面可以控 制環境汙染，降低大氣汙染和溫室氣體排放。從中長期來看，加大氫能的發展利用將進一步保 障我國能源安全。氫能源的單位熱值遠高於汽油、柴油、焦炭等，將滿足電力能源的供給需求錯配。

氫能 源的熱值較高，通過大型移動的運輸設備，未來將會使能源消耗錯配做到極致。氫能既可作為 化學能源形式的長周期儲備，又可於交通領域應用在長途運輸、大卡車、海洋運輸等環節，還 可以應用在高溫加熱的工藝產業上。清華大學教授毛宗強在氫能行業會議上表示，氫能的應用 是多方面的，也是未來有望代替石油和天然氣的清潔能源。

燃料電池汽車是氫能源利用極具成長性的下遊行業。雖然氫燃料電池汽車（ FCEVs ）在 我國目前處於起步階段，但燃料電池汽車性能的優秀不可否認，目前國外大規模銷售的 FCEVs 各方面性能與內燃機汽車不相上下，有些遠優於電動汽車（BEVs）。燃料電池具有環境友好、 發電效率高、噪音低、可用燃料範圍廣等優點，當前我國燃料電池產業的主要發展瓶頸在於生 產成本高（鉑催化劑價格高昂）、技術水平較國際落後以及氫產業鏈配套設施不夠成熟，遠期 的發展空間巨大。

燃料電池汽車具有能源補給的時間優勢和經濟性劣勢，運營市場將會是起步階段重點發 展領域。燃料電池汽車的續航裡程普遍在 500 公裡以上，和目前中高端純電動汽車續航相當， 而從能源補給時間角度，燃料電池汽車加氫僅需不到 3 分鐘，遠低於插電混動或純電動汽車。由於目前燃料電池汽車產業發展仍處於初期階段，加氫站等基礎設施投入以及整車製造成本都 較高，短期來看燃料電池汽車比較適合的應用場景預計會是運營市場。

質子交換膜燃料電池對我國氫能產業發展更具有現實意義。氫燃料電池按不同電解質可 分為鹼性燃料電池、磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池和質子交換膜 燃料電池(PEMFC)。其中，質子交換膜燃料電池的工作溫度最低，還具有響應速度快和體積小 等特點，目前最契合新能源汽車的使用，被認為是未來燃料電池汽車最重要的發展方向之一。

鋰電池在乘用車領域更具優勢。鋰電池產品較燃料電池有更簡單的產品結構，更清晰的 發展路徑和更成熟的產業化分工，當前產品系列性能也區域豐富。鋰電池性能的不斷提升，正 逐漸蠶食眾多原本燃料電池具有領先優勢的應用領域。在 2019 年燃料電池行業會議中，上海 捷氫科技有限公司系統開發部總監表示，他們對比了純電動車型和氫燃料電池汽車型在未來的 競爭優勢，從成本上來說，乘用車續航裡程 400 公裡以下，燃料電池相對純電動是沒有優勢的。

燃料電池的產業化應用，尚處於中長期能源戰略布局的地位。

商用車領域燃料電池驅動定位為輔助能源：濰柴動力董事長譚旭光表示：發展新能 源車並不是要完全取代柴油車，而是應用在適合採用新能源車輛的工況中。比如城 市公交、港口牽引車等，推廣新能源車輛，使其與柴油車搭配工作，能夠兼顧經濟 效益與社會環保。他甚至預言，未來 20-30 年，氫將成為能源結構的重要組成部分， 但市佔率不會超過 10%。

當前船舶動力 95%是柴油體系，尚未實現天然氣化，燃料電池中長期或存增長空間。受成本、安全、壽命等多種因素影響，燃料電池在民用船舶領域目前尚不具備大規 模商業化應用的條件，但是隨著國際公約法規對船舶排放要求的日益嚴格，燃料電 池系統卓越的排放性能有可能將其推向船舶動力市場的新風口，尤其是豪華遊輪在 船舶行業逐漸崛起的今天，燃料電池系統噪音低的優勢完美滿足了豪華遊輪對舒適 度的要求。

2、氫能源利用涉及到的關鍵技術

氫能源製取-混合氣體的變壓吸附技術（PSA）。

基本原理：變壓吸附的基本原理是：利用吸附劑對氣體的吸附有選擇性，即不同的 氣體（吸附質）在吸附劑上的吸附量有差異和一種特定的氣體在吸附劑上的吸附量 隨壓力變化而變化的特性，實現氣體混合物的分離和吸附劑的再生。

當前應用：變壓吸附技術在石油化工、醫藥、食品飲料等行業具有廣泛應用，四川 天一科技、上海化工研究所和北大先鋒公司是國內領先的變壓吸附系統設計建設機 構。在石化領域，PSA 法得到的氫氣純度可達到 99.9%以上水平（燃料電池需求純度 為 99.99%）。上市公司：天科股份（西化院下屬）。

氫能源運輸-從拖車輸送到管道輸送。目前鋼企副產氫氣是加氫站氫氣的主要來源，其被 使用高壓氫氣瓶集束拖車運輸。舉例來說，若 1 輛拖車裝有 18 個高壓氫氣瓶，每次可以以 20MPa 的壓力運送 4000Nm3的氫氣。平時站區裡停泊 2 輛拖車，另有 1輛拖車往返加氫站和氫源之間， 運送氫氣，並替換站內空車。基於 200km 左右運輸距離和每天 10 噸的運輸規模來測算，氣氫 拖車的成本可以達到 2.02 元/kg。

氫能源運輸-從高壓氣罐到管道輸送。

高壓氣罐：依託 LNG 產業基礎，一般長管儲氫壓為 15～20MPa，一般單管儲氫量為 17～20k，將 CNG 儲氣管進行產品升級可實現。

液氫儲罐：依託航天工業技術基礎，單次送氫量為氣罐 10 倍以上。額外增加氫氣液 化和液氫罐成本，目前測算單日加氫量達到 1000kg 以上具有比較經濟性。

管道運輸：依託天然氣產業基礎，瓶頸在成本。在美國，現有的氫氣管道系統約為 2400 公裡，而在歐洲已有近 1600 公裡，中國的管道運氫量在 400 公裡。中石油管道 局 2014年完成國內最大氫氣管道建設施工：投資1.54億，長度25km，設計壓力 4Mpa， 年輸氫量 10.04 萬噸。單位投資為天然氣管道 2 倍左右。

氫能源儲存加註：加氫站內的儲氫罐通常採用低壓(20～30MPa)、中壓(30～40MPa)、高 壓(40～75MPa)三級壓力進行儲存。有時氫氣長管拖車也作為一級儲氣(10～20MPa)設施，構成 4 級儲氣的方式。國外市場大多採用的 70MPa 氫氣，國內大部分採用了 35MPa 氫氣壓力標準。目前中國的加氫站加氫能力最高的為 1000-2000kg/d，最低的為 100kg/d。

站內製氫：原材料為天然氣，重整制氫氣。單個站投資規模會在 300~500 萬美元的 水平。

外供加氫：中國主要的加氫站方式。單個站投資規模在

根據中國電池聯盟網報導，加氫量在 500kg/天時，高壓儲氫加氫站比液氫儲氫加氫站設 備投資方面更有優勢；加氫量規模超 1000kg/天時，液氫儲氫加氫站比高壓儲氫加氫站設備投 資要低 20%左右。

氫能源儲存加注-高壓儲氫罐：國內高壓儲氫最大壓力為 75MPa，海外部分加氫站可達到 100MPa 以上。全球高壓儲氫罐主要生產企業有美國 AP 公司、CPI 公司，國內 75Mpa 加氫站依 賴進口。國內企業包括巨化裝備（45MPa 和 98MPa 產品已經應用）、安瑞科（中集集團下屬， 45MPa 已開始應用，85MPa 產品剛剛通過技術認證）等。

氫脆：長期在高壓和常溫氫氣環境中工作，儲氫容器材料可能會產生高壓氫環境氫 脆，導致塑性損減、疲勞裂紋擴展速率加快和耐久性下降。

金屬低周期疲勞：由於儲氫管壓力波動較大（設計壓力的 20%~80%），容易使得儲氫 罐使用壽命縮短。

儲氫特殊材料：目前加氫站儲氫罐用的主要材料有為 Cr-Mo 鋼、6061 鋁合金、316L 等。對於 Cr-Mo 鋼，我國常用材料為 ASTM A519 4130X（相當於我國材料 30CrMo)、 日本為 SCM435 和 SNCM439、美國為 SA372Gr.J。

氫能源儲存加注-隔膜壓縮機：隔膜壓縮機是氣體壓縮領域最高級別壓縮方式，海外生產 隔膜壓縮機企業包括美國 PDC，PPI 等。PPI 隔膜式壓縮機是兩個系統的結合——液壓油系統 和氣體壓縮系統，通過金屬膜片將兩個體系的完全隔離開。北京天高自主生產隔膜壓縮機已應 用於國內近 10 個加氫站項目，最近產品已達到 100MPa 水平。國內與海外設備性能差別主要包 括隔膜（金屬膜）使用壽命，以及設備故障率等，但國產設備具有良好的性價比和售後服務能 力，國產化替代可將壓縮機設備成本降低超過 50%。

氫能源儲存加注-加注設備：氫氣加注機加注原理與天然氣加注類似，只是加注壓力有所 區別：天然氣加注壓力 25MPa，國內加注壓力 35MPa，海外 70MPa。所以對密封性、安全性等 有更高要求。為了降低壓縮機功耗，加氫站一般通過分級加氫方式，從低壓罐加氫到高壓罐加 氫，最後到壓縮機加氫，所以加氫機可看作是對各級加氫設備的加氫功率分配。加氫機上裝有 壓力傳感器、溫度傳感器、計量裝置、取氣優先控制裝置、安全裝置等。全球氫氣加注機生產 企業有德國林德(Linde)、美國 AP 等。國內企業中，富瑞氫能可實現 45MPa 環境下的的加氫功 能，設備已應用於數個加氫站；上海舜華新能源 75MPa 加氫機應用於大連加氫站；其他還有厚 普股份等公司。

氫能的使用-催化劑。燃料電池催化劑價格較高是影響電堆成本的一個重要因素，但鉑的 單位用量將持續降低。目前電堆成本 120 美金/kw，美國能源局預測，當達到 50 萬臺規模時 將降至 19 美金/kw 的水平。從鉑的需求來看，短期資源不稀缺，鉑合金在尾氣處理裝置中扮 演氣體反應催化劑角色，每年汽車用量鉑量約 110 噸。燃料電池汽車用鉑量將逐步降至 0.2g/kW， 10 年下降 75%-80%，單車用量未來將降至 20g 左右，和燃油車相當。

氫能的使用-車載儲氫。由於「氫氣很輕」，其質量能量密度很大,但反過來說，如果從單 位體積燃氣釋放的能量來看，氫氣的熱值是常見燃料裡最低的，僅為 12.74MJ/Nm^3，是甲烷 的 1/3，汽油的 1/10。這就意味著，如果要釋放同樣的能量，汽車需要消耗巨量體積的氫氣， 因而氫燃料電池車上都有高壓儲氫罐來壓縮儲存氫氣。車載高壓儲氫罐一般可以儲存 6kg 左右 高壓氫氣，總體積在 150L-200L 上下，有些大的儲氫罐甚至會擠壓車內空間。目前對於 70Mpa 的車載儲氫罐,只有豐田和挪威 Hexagon 具備商業化生產能力。

三、國內外政策不斷釋放，燃料電池汽車處於爆發前夕

1、主要發達國家和我國都對燃料電池汽車提出了積極的發展規劃

世界主要發達國家積極推進氫能和燃料電池產業發展。日本、美國、韓國、歐洲等國家 氫燃料電池汽車的研發與商業化應用發展迅速，各國均制定了燃料電池行業中長期發展規劃並 投入巨額補貼，日本由於其自身的資源匱乏，甚至將發展氫能和燃料電池技術提升到了國家戰 略層面。

國內政策對燃料電池汽車持續加強戰略支持。我國自 2002 年起即確立了以混合動力汽車、 純電動汽車、燃料電池汽車為「三縱」，以多能源動力總成控制系統、驅動電機和動力電池為 「三橫」的電動汽車「三縱三橫」研發布局。從 2012 年的節能與新能源汽車產業發展規划起， 持續加強對於燃料電池汽車的戰略支持與產業引導。各項科技發展規劃或綱要明確提出加強燃 料電池電堆、發動機及其關鍵材料核心技術研究，提出重點圍繞燃料 電池動力系統等 6 大創 新鏈進行任務部署，支持燃料電池全產業鏈技術攻關。在財政補貼方面，2016-2020 年持續實 施燃料電池汽車推廣應用補助政策，根據 2020 年發布的後續通知，將對燃料電池汽車的購置 補貼調整為選擇有基礎、有積極性、有特色的城市或區域，重點圍繞關鍵零部件的技術攻關和 產業化應用開展示範，中央財政將採取「以獎代補」方式對示範城市給予獎勵。

多個氫能示範城市在相關發展規劃中明確了未來燃料電池汽車推廣的階段性目標。自上 海市發布第一個氫燃料電池汽車發展規劃以來，各地政府密集出臺氫能與燃料電池產業規劃。包括張家口、成都、蘇州等地均積極發展氫燃料產業並推廣燃料電池汽車運營。根據部分省市 的燃料電池規劃，2025 年燃料電池汽車有望達到 10 萬輛以上。

2020 年 9 月，財政部等五部委發布關於開展燃料電池汽車示範應用的通知，有望推動國 內燃料電池汽車產業快速發展。燃料電池汽車支持政策，將對符合條件的城市群開展燃料電 池汽車關鍵核心技術產業化攻關和示範應用給予獎勵。今年新政策對適合燃料電池汽車示範的 應用場景提高要求，已推廣燃料電池汽車從此前的 50 輛提高到 100 輛，已建成並投入運營加 氫站數從此前 1 座提高到至少 2 座，且單站日加氫能力不低於 500 公斤。

我國規劃到 2030 年燃料電池汽車保有量達到 100 萬輛。根據中國《節能與新能源汽車產 業技術路線圖》，到 2025年氫燃料電池汽車保有量推廣規模將達到 5萬輛，其中商用車 1萬輛、 乘用車 4 萬輛，加氫站超過 300 座。2030 年，將實現大規模商業化推廣累計 100 萬輛，燃料 電池系統產能超過 10 萬套/企業，整機性能達到與傳統內燃機相當。

2、燃料電池產業發展依賴於產品成熟和成本降低

燃料電池使用壽命難以滿足運營車輛全生命周期使用，膜電極翻新延長電堆使用壽命。燃料電池通常具有 5-10 年的使用壽命，巴拉德領先的膜電極和雙極板技術，為老化的燃料電 堆更換新的膜電極（在整個電堆成本中佔比 27.5%左右），並循環使用原雙極板和硬體。翻新 後的燃料電堆將具備最新的膜電極和一套新的密封組件，並送還原始用戶。翻新後的燃料電堆 符合與新電堆相同的規格要求，但建造成本卻低很多。

燃料電池成本是限制燃料電池汽車行業發展速度的主要因素，當前燃料電池汽車產業鏈 各個環節成本構成如下：

氫氣製備：1）當前氫氣製備成本在 20-30 元/kg 水平。2）氫氣運輸成本平均在 2 元 +/kg（200 公裡以內）。

氫氣加註：1）當前 1 個加氫站建設成本為 1000-1500 萬/個（500kg/d 水平）。2）國 內氫氣銷售價格為 70 元左右/kg。

燃料電池：當前燃料電池售價為 800~1000 元/kw。

燃料電池汽車整車：1）當前在售燃料電池乘用車為 45-50 萬元/輛。2）當前在售燃 料電池商用車為上百萬/輛。

氫能源成本降低將帶動燃料電池汽車使用成本下降。目前的幾種主流制氫路線中，採用 棄風棄光的電力回收電解制氫成本最低，其次為發電側直接用於電解制氫，用電側採用谷電價 制氫成本仍較高。我們預計隨著化工製備的規模化效應、以及電力成本持續降低，將驅動氫能 源製取的成本不斷降低。

氫燃料電池汽車能源使用成本略高於傳統燃油車，隨著制氫成本下降有極大下降空間。以目前氫燃料約 70 元/kg 的售價、百公裡消耗 0.8kg 計算，氫燃料電池的能源使用成本為 56 元/100km，按 6.7 元/L 的汽油價格、8L/百公裡測算，燃油車能源使用成本為 53.6 元/100km， 氫燃料電池能源使用成本略高於燃油車，有較大下降空間。預計幾年後氫燃料電池的使用成本 就將低於燃油車，全生命周期成本的比較主要將取決於購置成本。

規模效應將帶來燃料氫能源利用綜合成本降低。目前電堆成本 120 美金/kw，美國能源局 預測，當達到 1 萬臺規模時，電堆成本將降至 50 美金/kw 以下。當達到 50 萬臺規模時，燃料 電池電堆及發動機成本可分別下降至 19 美元/千瓦及 45 美元/千瓦。

3、燃料電池汽車處於爆發前夜，有望複製純電動汽車發展路徑

全球燃料電池的應用場景正由以清潔電站、輔助電源向車用電源轉變。燃料電池根據其 應用場景不同可大體分為交通運輸用、固定式、可攜式燃料電池，近年來需求量均呈現爆發式 增長。2019 年全球燃料電池出貨量達 1129.6MW，2015 年-2019 年複合增長率達到 39.52%。其中，交通運輸領域需求上升尤為顯著，年複合增長率達 68.13%，2019 年佔比 80%以上。

2015-2019 年我國燃料電池汽車產量在政策扶持下迎來快速增長。2015 年，我國燃料電 池汽車上牌數僅 10 輛，在燃料電池汽車補貼政策的帶動下，過去四年行業產銷量迎來高速增 長，2019 年我國燃料電池汽車上牌數達到 2737 輛，同比增長 79%。我國燃料電池汽車產業已 經由過去政府主導的技術探索、示範運營階段，逐步過渡到商業化初期階段，預計今年及「十 四五」期間燃料電池汽車仍將延續快速增長態勢。

我國純電動汽車 2009 年開始導入，2013-2015 年迎來爆發增長，燃料電池汽車有望複製 純電動汽車發展。2009 年，「十城千輛」計劃發布，標誌著我國純電動新能源汽車產業化的開 端。在經歷了初始導入階段後，2013 年-2015 年純電動汽車進入爆發階段。2013 年純電動汽 車銷量僅 1.46 萬輛，2014、2015 年分別實現了 200%和 400%以上的增長，2015 年銷量達到 24.75 萬輛。目前燃料電池汽車也處於爆發前的導入階段，未來五年有望迎來爆發臨界點。

商用車是短期燃料電池汽車發展重點。由於目前我國加氫站建設數量仍較少、燃料電池 汽車的購置成本較高，商用車尤其城市公交將會是短期最重要的燃料電池汽車應用場景。一方 面，城市公交車、重卡等運營車輛的行駛路徑較為固定，對加氫站數量的依賴較低；另一方面， 我國商用車有較大的保有量基數，在燃料電池汽車發展初期，通過政府補貼、獎勵示範等應用 等方式先實現燃料電池汽車的規模化生產，有望複製此前純電動汽車領域「以公帶私」的模式， 推動氫燃料電池產業鏈的成本下降。目前我國商用車頭部企業如宇通、福田、中國重汽等車企 均已在燃料電池領域積極布局。

燃料電池乘用車領域目前以日韓車企為主。在乘用車領域，全球燃料電池汽車銷量主要 由豐田、本田和現代 3 家日韓企業貢獻。目前燃料電池乘用車售價遠高於傳統車或純電動汽車， 豐田的全新第二代 Mirai 已在德國正式開售，售價 6.39 萬歐元（約合人民幣 50.5 萬元）。國 內目前生產的燃料汽車幾乎全部是客車以及專用車的重型車，乘用車還沒有規模化的量產。短 期我國燃料電池乘用車的產銷量增長速度，一是受限於車輛購置成本，二是乘用車適用的加氫 站數量。

四、氫能源及燃料電池產業鏈

1、氫能產業鏈：加氫站網絡是燃料電池汽車發展重要條件

我國加氫站稀少是阻礙燃料電池汽車量產的原因之一，在政策扶持下，加氫站將加快建 設腳步。截止 2020 年 2 月，我國累計建成加氫站 66 座，其中主要集中在山東（6 座）、江蘇 （6 座）、上海（10 座）、廣東（17 座）。根據國家規劃，2020 年我國將建成 100 座加氫站，到 2030 年實現建成 1000 座加氫站的目標。我國加氫站建設成本較高，燃料汽車市場保有量較少， 疊加較高的氫氣成本後，加氫站在沒有進一步政策扶持的情況下基本均處於虧損狀態。加氫站 的數量主要與各地補貼政策力度直接相關，政府補貼是刺激各地建設加氫站的一個主要動力。

加氫站核心裝備需要進口導致建設成本高。加氫站分為外供氫加氫站和站內製氫加氫站 兩種，我國目前主要以外供氫高壓加氫站為主。過去幾年加氫站建設成本總體呈下降趨勢，然 而其中壓縮機、儲氫罐、加注設備三大核心裝備卻仍需依賴進口，直接導致建設加氫站成本高 企。未來加氫站的建設成本將通過擴大規模化批量生產逐步降低。

2、燃料電池的核心部件：電堆

國內電堆企業核心技術較國外仍有一定差距。電堆被稱之為燃料電池發動機系統的心臟， 是燃料電池發動機的動力來源，是整個燃料電池產業鏈中成本和技術的核心，主要由多層膜電 極和雙極板堆疊而成。燃料電堆的研發和生產具備較高的技術壁壘，以豐田汽車為代表的國際 知名車企大多自行開發或與合作夥伴共同開發電堆，一般不對外開放；以 Ballard、 Hydrogenics 為代表的國際知名電堆生產企業在燃料電池領域深耕多年，具有較強的技術積累 和產業化能力，可以對外單獨供應車用電堆。國內電堆生產技術整體而言距離國外還有一定差 距，但有多個企業在積極研發屬於自己的電堆技術專利，提高國產電堆性能並減少成本，代表 企業有大連新源動力、神力科技、東方氫能、氫璞創能、武漢眾宇、明天氫能等，還有部分企 業主要依靠引進國外先進技術生產電堆，例如 2016 年與加拿大 Ballard 籤訂戰略合作協議的 國鴻氫能。

國內電堆企業裝機正快速提升。衡量電堆性能的指標有耐久性、比功率和啟動溫度，我 國電堆及電堆內部零件企業在這幾項指標方面努力向國際優秀乘用車企業看齊。在政策的扶持 下，目前國內電堆市場裝機量已經由此前的先進國外技術為主轉變到以自主技術為主。隨著國 內研發團隊專利數量快速增加，未來國產電堆實力不容小覷。

國外整車企業如本田、豐田以及現代都擁有自己的電堆研發技術和生產線，電堆在額定功 率、功率密度，啟動溫度等方面都處於乘用車頂尖水平，但生產出的電堆僅供品牌內部裝車供 應，這也是其品牌旗下的燃料電池車型佔據市場主導地位的重要原因。

在第三方乘用車電堆製造商中，我國很多企業如上海神力（億華通子公司）和新源動力， 通過與大學/科技研究院等合作，自主研發出的電堆及電堆組件產品水平已經達到國際一線水 準。但在金屬雙極板電堆技術方面，因為沒有下遊乘用車規模化應用，我國技術情況仍落後於 國外先進水平。

3、催化劑是減少電堆成本的關鍵

燃料電池的催化劑，對於催化的活性、穩定性和耐久性的指標有較高要求，而為滿足要求 大量使用的貴金屬鉑（Pt）就是催化劑成本居高不下的原因，燃料電池商用車的單車用鉑量達 到 40g 以上。在保證催化質量的前提下減少鉑的用量是減少電堆成本的關鍵。目前我國研究的 主要方向是鉑炭催化劑，近年來也開始研發鉑鈷催化劑。

除了自身成本高以外，鉑催化劑還面臨壽命考驗，在使用過程中，催化劑並不是理想狀態 下完全不損耗的狀態，長期在陽極反應產生的 CO 下，催化劑會與其產生反應而導致「中 毒」失效，這也是未來技術上需要克服的難點。

4、雙極板對電池性能影響較大

雙極板是燃料電池電堆的核心結構件，為正反均帶有氣體流道的石墨或金屬薄板，被置於 膜電極兩側，起到支撐機械結構、均勻分配氣體進行陰陽極反應、導熱、導電的作用，其性能 優劣將直接影響電堆的體積、輸出功率和壽命。雙極板按材料可分為石墨雙極板和金屬雙極板， 石墨雙極板電堆具有耐腐蝕性強等特點，主要應用於商用車領域，代表性企業為 Ballard、 Hydrogenics 等;金屬雙極板電堆以其體積小、易於批量生產等特點，主要應用於乘用車領域， 代表性企業為豐田汽車等。目前石墨雙極板已實現國產化，金屬雙極板尚未實現國產批量供應。

金屬雙極板板性能優秀，為燃料電池行業發展趨勢。傳統的石墨雙極板因體積大等問題 只能應用於客車等大型車，隨著乘用燃料電池車的發展，體積小、成本低且強度高的金屬雙極 板成為了我國燃料電池技術發展的新趨勢。高工鋰電數據，2019 年氫燃料電池電堆裝機中， 雙極板材料採用石墨板（含複合板）佔比 91%，金屬板佔比 9%。因為我國燃料電池汽車走的是 「先商後乘」的發展路線，未來雙極板也將實現由石墨板主流市場到金屬板主流市場的演變。這意味這率先掌握金屬板國產批量化生產的企業將在燃料電池乘用車市場搶佔先機。

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