來源：樂晴智庫
氫能在能源、交通、工業、建築等具有廣闊的應用前景，尤其以燃料電池車為代表的交通領域是氫能初期應用的突破口與主要市場。
燃料電池是一種把燃料所具有的化學能直接轉換成電能的化學裝置，又稱電化學發電器。它是繼水力發電、熱能發電和原子能發電之後的第四種發電技術。是電池產業中具有戰略性、前瞻性的一項綠色儲能技術，代表著未來新能源的發展方向，具有良好的發展前景。
2019年燃料電池汽車進入行業快速發展期，一方面國內企業在燃料電池製造技術的不斷突破使得具備生產燃料電池核心零部件的企業數量快速增加，國產化進程加快；另一方面，燃料電池配套產業鏈不斷完善，制氫、儲氫、運氫鏈條層層相扣，加氫站等基礎設施的建設為燃料電池汽車的長期發展提供保障。
2016年，我國首次提出氫能產業發展路線圖，計劃到2020年我國燃料電池汽車數量達到1萬輛，到2025年達到10萬輛，2030年達到百萬輛的規模，氫能源和燃料電池的發展已經上升到國家戰略層面。國務院《十三五發展綱要》明確指出要支持氫能源與燃料電池等核心技術的突破和產業化。
目前全世界已有多種高性能燃料電池汽車產品，初步進入了商業化應用階段。我國燃料電池增速高於全球，2018年增速達67.79%。
預計未來我國燃料需求仍將保持高增長，2018-2020年CAGR達75.12%。2020年我國燃料電池需求將達到230兆瓦，佔全球總需求14.38%，成為全球主要的燃料電池生產和銷售國。
燃料電池汽車產業鏈條較長，包括上遊材料、中遊組裝、下遊應用和配套設施。
上遊材料是燃料電池產業鏈的核心環節，率先突破的企業將掌握一定市場主動權。
上遊原材料中的膜電極及其組分催化劑和質子交換膜等核心環節仍依賴進口，氣體擴散層則由國外完全壟斷
國內燃料電池採取「剝洋蔥」式發展模式，下遊產品與國外水平相當。國內燃料電池從產業鏈下遊產品動力系統的控制切入，採取自下而上、由表及裡、逐環突破燃料電池發動機、電堆、膜電極及關鍵原材料技術鏈的發展路徑。
數據來源：《2018-2019年中國汽車動力蓄電池及氫燃料電池產業發展年度報告》
燃料電池汽車本身的電驅動系統主要由燃料電池系統與驅動電機及其附件組成。燃料電池汽車的主要成本來自於燃料電池系統和儲氫系統，其中燃料電池電堆是燃料電池系統的主要成本支出，佔燃料電池成本的60%。
根據美國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成佔比分別為：燃料電池系統（50%，絕大部分）、儲氫系統（14%）、電驅動系統（7%）、車身（23%）。
電推是發生電化學反應的場所，也是燃料電池動力系統的核心。
國外乘用車廠大多自行開發電堆，並不對外開放，例如豐田、本田、現代等。也有少數採用合作夥伴的電堆來開發發動機的乘用車企業，例如奧迪（採用加拿大巴拉德定製開發的電堆）和奔馳（採用奔馳與福田的合資公司AFCC的電堆）。
目前國外可以單獨供應車用燃料電池電堆的知名企業主要有加拿大的Ballard和Hydrogenics，歐洲和美國正在運營的燃料電池公交車絕大多數採用這兩家公司的石墨板電堆產品，這兩家加拿大電堆企業都已經具備了一定產能，Ballard還與廣東國鴻設立了合資企業生產9SSL電堆。
此外還有一些規模較小的電堆開發企業，例如英國的Erlingklinger、瑞典的PowerCell、荷蘭的Nedstack等，在個別項目有過應用，目前產能比較有限。
國內能夠獨立自主開發電堆並經過多年實際應用考驗的只有大連新源動力和上海神力兩家企業。大連新源動力採用的是金屬板和複合板的技術路線，與上汽合作，開發了榮威950乘用車和上汽V80客車。
上海神力成立於1998年，是中國第一家專業的燃料電池電堆研發生產企業，目前兩家都建成了燃料電池電堆中試線，正處於從小批量到產業化轉化的關鍵階段。
另外有一些新興的燃料電池電堆企業，例如弗爾塞、北京氫璞、武漢眾宇等，也開發出燃料電池電堆樣機和生產線，正處於驗證階段。
根據E4Tech的報告，至2020年全球燃料電池汽車的產量將達到50萬輛，此產能下美國能源局DOE2020年燃料電池成本目標為$40，對應的燃料電池系統市場空間為16億美元，而燃料電池電堆的成本支出佔總電池系統的60%，則至2020年燃料電池電堆市場空間將達到9.6億美元
催化劑：降低鉑含量是研發重點，海外企業領先國內
在燃料電池催化劑領域，海外企業處於領先地位，已經能夠實現批量化生產，而且性能穩定。其中英國JohnsonMatthey和日本Tanaka(本田燃料電池車Clarity催化劑供應商)是全球鉑催化劑的巨頭。
我國催化劑核心材料長期依賴高成本進口，嚴重製約了我國氫能源產業的自主發展。唯一的上市標的公司貴研鉑業用催化劑開發進展進入實驗室放大階段，暫時還沒有產品應用，2018年清華大學氫燃料電池實驗室與武漢喜瑪拉雅光電科技股份有限公司合作成立了聯合研發團隊，攻克了氫燃料電池催化劑生產難題，未來可實現催化劑的量產。
雙極板：石墨雙極板已經國產化，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，是燃料電池的關鍵組件之一。石墨雙極板已實現商業化大規模應用，目前已實現國產化。
目前主流供應商有美國POCO、SHF、Graftech、日本FujikuraRubberLTD、KyushuRefractories、英國Bac2等。
國產廠商主要有杭州鑫能石墨、江陰滬江科技、淄博聯強碳素材料、上海喜麗碳素、南通黑匣、上海弘楓等。
質子交換膜：海外公司技術領先已經產業化，國內仍處研發階段
目前常用的商業化質子交換膜有全氟磺酸膜和複合膜。全氟磺酸膜已實現產業化，其供應商集中於日本和歐美國家，其中應用最廣泛的是美國科慕公司的Nafion系列膜，國內能夠批量化供應只有山東東嶽，其產品已進入奔馳的供應鏈體系。
此外國內的武漢理工新能源公司、上海神力科技、大連新源動力和三愛富都有均質膜的生產能力，武漢理工的產品還出口國外。
在複合膜方面，戈爾佔據的全球市場份額最高，其Select複合膜廣泛應用於燃料電池，豐田Mirai、本田Clarity和現代ix35均採用戈爾Select系列膜，國內武漢理工已向國內外數家研究單位提供測試樣品；大連化物所、上海交大也在質子交換膜的研究領域有所突破。
膜電極：已經逐步國產化，但仍落後於外資
膜電極是電化學反應的核心部件。由電催化劑、質子交換膜、氣體擴散層組成。國產膜電極性能與國際水平接近，但專業特性上（例如鉑載量、啟停、冷啟動、抗反極等）與國際水平還有一定差距。
批量化生產工藝和裝備差距較大，國外已實現連續化生產。隨著國內市場的快速增長，國內工程化和質量控制的差距有望進一步縮小。
膜電極國內外存在一定技術差距。國外膜電極的供應商主要3M、JohnsonMatthey、Gore、Ballard等。豐田、本田等乘用車企業自主開發了膜電極，但不對外銷售。
國內專業的膜電極供應商主要是武漢理工新能源，其產品大部分出口到美國的PlugPower公司，大連新源實現自主生產，主要是自用為上汽的發動機配套。
此外崑山桑萊特、南京東焱氫能、蘇州擎動等企業都開發了膜電極的樣品，但未形成量產。
目前全球燃料電池汽車銷量仍處於極低水平，截至2018年全球除中國以外的其他國家累計銷售11149輛燃料電池汽車，中國累計銷售3447輛燃料電池汽車，燃料電池汽車的銷售主要集中在北美和亞洲。
全球範圍內的氫能-燃料電池產業進展主要包括整車端的燃料電池整車進展和加氫站建設進展等。整車端，豐田Mirai，本田Clarity，奔馳F-cell，現代Nexo等車型驗證了燃料電池為高性能乘用車提供動力的可實現性。
豐田Mirai是全球首部量產的氫燃料電池汽車。1992年豐田汽車開始進行FCV（FuelCellVehicle）技術開發，2013年FCV概念車首次亮相東京車展。
豐田Mirai率先於2015年實現量產，由氫燃料電池驅動電機提供全部動力，擁有500km續航能力，最高車速可達200km/h。氫氣可在5分鐘內補充完畢，攻克電動汽車充電時間長的最大「痛點」。
豐田Mirai燃料電池系統目前是搭配的六葉螺杆羅茨式空壓機，由豐田自動織機公司開發。
從目前國內外研究發展方向來看，離心式和羅茨式空氣壓縮機或將是今後主流的發展方向。同時，隨著燃料電池系統對空氣供應系統性能要求的提高，離心式空壓機與渦輪匹配工作也將成為燃料電池用空壓機未來發展的主要趨勢之一。
目前，很多企業開始研究如何降低鉑在催化劑中的用量，或是用其他金屬來替代鉑，比如鈀金屬，儘管如此，催化劑的成本仍然較高。但非金屬催化劑的研發進度較為緩慢，短時間難以商業化。
我國氫能-燃料電池產業總體處於起步階段
中國氫能產業已初步形成「東西南北中」五大發展區域。其中氫能布局最廣泛的東部區域以上海、江蘇和山東為代表，是中國燃料電池車研發與示範最早的地區。
目前，已有多家上市/非上市公司涉及產業鏈諸多環節，但關鍵環節不同程度有待突破。
2019年上半年共有超過17個省份22個城市就地區出臺了氫能產業發展或氫能燃料電池發展規劃，國家以及各地政府針對發展燃料電汽車出臺了一系列補貼政策，氫燃料電池汽車進入快速發展期。
2019年1月至7月，氫燃料電池汽車產銷量分別為1169輛和1098輛，較上年同期分別增長8.75倍和10.08倍。
受益於政策支持，國內燃料電池申請數量快速增加。2018年國內氫燃料電池相關專利申請數量為942項。
我國氫燃料電池研發主力以企業為主，專利申請數量前十名中有九位為企業，高校和研究所對於氫燃料電池的研究相對較少。
同時，日本企業氫燃料電池專利申請數量最多，豐田和松下的專利申請數量分別為429個和348個，燃料電池技術研究領先全球。
2019年的《中國氫能源及燃料電池產業白皮書》對氫能及燃料電池產業的技術路線及技術水平進行了估計。制氫成本至遠期降至10元/公斤；儲氫密度提升至6.5wt%；電堆比功率提升至6.5kW/L，壽命大幅延長，成本急劇下降。
白皮書對氫能及燃料電池產業的總體目標也進行了估計，氫能源比例至遠期將達10%；產值將達12萬億元；加氫站、燃料電池車、固定式電源、燃料電池系統等相關裝備保有量不同程度增加，其中燃料電池車是裝備的主要組成部分。
白皮書預計到2050年，氫能將在中國終端能源體系中佔比達到10%。屆時氫燃料電池汽車產業產值將達到12萬億元，累計拉動33萬億元經濟產值。
產業發展基礎設施先行，加氫站建設運營及相關配套設備有望率先受益。
加氫站的布局和建設是燃料電池汽車商業化發展的突破口，低價制氫和運輸也是氫燃料電池汽車進一步普及推廣的關鍵環節，決定了行駛成本的經濟性與否。
一方面加氫站和氫氣作為燃料電池車產業重要的原料及基礎設施，在燃料電池車商業化的過程中具有關鍵性的作用。
另一方面，從三大工業氣體巨頭依託空分技術儲備及資源調配能力在氫能產業鏈的全方位布局的能力向國內產業發展推導，國內具有氫的製備和純化技術儲備的本土空分設備及工業氣體公司，有望受益國內氫能產業的發展。
截至2019年12月，國內已建成51座加氫站，已投入運營的有41座，另有多座在建，但與日本、德國以及美國相比差距仍然較大。國內關於氫燃料電池產業相關投資及規劃資金已超過850億元，關於燃料電池汽車的研發支持資金達到近4.36億元，我國計劃2025年加氫站建設總數趕超日本及英國。
加氫站發展關鍵在於與下遊客戶取得長期穩定的合作關係，以降低外部風險因素影響使加氫站建設持續穩定進行。降低加氫站建設成本，加速加氫站關鍵設備的國產化進程，是促進氫能產業鏈發展的重要方向。
根據國內部分省市加氫站規劃建設時間表，可以看出我國加氫站建設將在2020年迎來爆發期。
目前新能源汽車銷量逐年上漲，燃料電池汽車也處在商業化初級階段。而我國汽油車銷量今年來明顯增速放緩，相對的，新能源汽車有望迎來大發展，尤其是燃料電池汽車被世界各國認為是具有最廣闊的前景。
類比鋰電池，在燃料電池產業化催化下，國內燃料電池技術將加速突破，因此具有更多下遊客戶資源的企業將獲得更加充分的產品驗證，加速迭代；同時享受下遊市場放量紅利，佔據市場先發優勢。
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