前言：

近年來(lái)，能源安全問(wèn)題和環(huán)保壓力愈發(fā)凸顯，全球各國(guó)都在大力推動(dòng)新能源汽車發(fā)展。純電動(dòng)汽車和插電混動(dòng)汽車因技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單而獲得了快速發(fā)展，燃料電池汽車相較于純電動(dòng)汽車，具有續(xù)駛里程更高、加氫速度快等特點(diǎn)，但技術(shù)難度高，已經(jīng)成為各國(guó)和龍頭車企接下來(lái)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重點(diǎn)方向之一。

▌燃料電池商業(yè)化進(jìn)程持續(xù)推進(jìn)

日本、美國(guó)、歐洲、韓國(guó)和中國(guó)是燃料電池汽車發(fā)展的推動(dòng)者，紛紛推出燃料電池汽車支持政策，各國(guó)根據(jù)自身能源發(fā)展情況，針對(duì)各個(gè)階段提出了燃料電池產(chǎn)量、燃料電池汽車規(guī)劃、加氫站建設(shè)數(shù)量等具體目標(biāo)。

各國(guó)的燃料電池商業(yè)化進(jìn)程已有突破，龍頭車企已推出多款燃料電池汽車，產(chǎn)品性能有所提升，2013~2017年全球燃料電池乘用車?yán)塾?jì)銷量6475輛，其中2017年銷量為3260輛，同比增長(zhǎng)41%；

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%。

▌中國(guó)：尚處于發(fā)展初期，燃料電池商用車成為突破口

中國(guó)政府大力支持新能源發(fā)展。我國(guó)對(duì)于燃料電池的政策扶持和財(cái)政補(bǔ)貼起源已久，早在2001年9月，啟動(dòng)的“863電動(dòng)汽車重大科技專項(xiàng)計(jì)劃”就提出，國(guó)家撥款8.8億，確定了以“三縱三橫”為核心的電動(dòng)汽車專項(xiàng)矩陣式研發(fā)體系，其中包含了對(duì)燃料電池汽車和燃料電池系統(tǒng)的研發(fā)。

近年來(lái)，隨著氫燃料電池技術(shù)的突破、新能源汽車的快速發(fā)展，以及國(guó)家對(duì)清潔能源的日益重視。

我國(guó)開(kāi)始加大對(duì)氫燃料電池領(lǐng)域的規(guī)劃和支持力度，政策出臺(tái)也越來(lái)越集中。

尤其是《中國(guó)制造2025》提出實(shí)現(xiàn)燃料電池汽車的運(yùn)行規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，達(dá)到1000輛的運(yùn)行規(guī)模，到2025年，制氫、加氫等配套基礎(chǔ)設(shè)施基本完善，燃料電池汽車實(shí)現(xiàn)區(qū)域小規(guī)模運(yùn)行。更是將發(fā)展氫燃料電池的發(fā)展提升到了戰(zhàn)略高度。

中國(guó)燃料電池乘用車尚處于試驗(yàn)驗(yàn)證階段，商用車成為突破口。

中國(guó)出臺(tái)了新能源汽車補(bǔ)貼政策，且在電動(dòng)汽車補(bǔ)貼退坡的情況下，燃料電池汽車補(bǔ)貼不退坡，表明對(duì)燃料電池汽車的大力支持，但中國(guó)的燃料電池汽車發(fā)展速度仍較慢。

目前中國(guó)燃料電池乘用車僅有概念車，上汽集團(tuán)曾于2015年4月推出首款國(guó)產(chǎn)燃料電池乘用車榮威750FCV，于2017年推出榮威950FCV，但都未量產(chǎn)。

中國(guó)燃料電池商用車經(jīng)過(guò)多年研發(fā)已進(jìn)入商業(yè)化階段，多家車企推出了燃料電池商用車產(chǎn)品，2017年《新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄》中僅有3款專用車、19款客車入榜，而2018年增至26款專用車、60款客車，專用車、客車車型數(shù)分別

是2017年的8.67、3.16倍，其中東風(fēng)汽車、宇通客車、申龍客車分別憑借19、14、12輛的入榜量成為前三車企。2018年中國(guó)燃料電池汽車產(chǎn)銷均完成1527輛，包括1418輛燃料電池客車以及109輛燃料電池貨車。

燃料電池汽車研發(fā)取得一定突破，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)尚待完善。

國(guó)內(nèi)氫燃料電池汽車研發(fā)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展已有一定突破，一方面是續(xù)航里程有所提高；另一方面，則是整車制造成本有所下降。

在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面，截至2018年，中國(guó)共有25座建成的加氫站(其中3座已拆除)，另有多座在建，但多數(shù)僅供示范車輛加注使用，暫未實(shí)現(xiàn)全商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。

燃料電池汽車推動(dòng)力度加強(qiáng)。

2016年工信部組織制定的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》明確提出：

2020年實(shí)現(xiàn)5000輛級(jí)規(guī)模在特定地區(qū)公共服務(wù)用車領(lǐng)域的示范應(yīng)用，建成100座加氫站；2025年實(shí)現(xiàn)5萬(wàn)輛規(guī)模的應(yīng)用，建成300座加氫站；2030年實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)輛氫燃料電池汽車的商業(yè)化應(yīng)用，建成1000座加氫站。

2017年，上海市在國(guó)內(nèi)率先發(fā)布了《上海市燃料電池汽車發(fā)展規(guī)劃》，明確提出：2020年建設(shè)加氫站5~10座，示范運(yùn)行規(guī)模達(dá)到3000輛；2025年建成加氫站50座，乘用車推廣不少于2萬(wàn)輛、其它特種車輛推廣不少于1萬(wàn)輛。

龍頭車企加大燃料電池汽車布局

龍頭車企已推出多款燃料電池汽車，產(chǎn)品性能有所提升。

自現(xiàn)代ix35FCV上市開(kāi)啟燃料電池汽車的商業(yè)化進(jìn)程以來(lái)，已有5款燃料電池乘用車實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)上市，在此期間也有多家車企推出了燃料電池概念車，包括奧迪和上汽。

對(duì)比這些車型的性能，在續(xù)航里程、百公里加速、電機(jī)功率等方面都有不同程度的提升，例如對(duì)比現(xiàn)代旗下的兩款車型ix35FCV和NEXOBlue，NEXOBlue的續(xù)航里程、百公里加速、電機(jī)功率分別提升了44%、22%、22%，百公里氫耗下降了33%。

龍頭車企加大燃料電池汽車布局

目前已有多家國(guó)際汽車巨頭公布產(chǎn)品布局和銷量規(guī)劃，其中豐田提出到2020年燃料電池車年銷量擴(kuò)大至3萬(wàn)輛以上，到2050年燃料電池汽車和純電動(dòng)汽車占總銷量的三成；

現(xiàn)代提出在2020年之前推出2款氫燃料電池車型(已實(shí)現(xiàn))，計(jì)劃在2030年新建兩座工廠，生產(chǎn)50萬(wàn)輛燃料電池電動(dòng)汽車和70萬(wàn)套燃料電池系統(tǒng)。

部分國(guó)內(nèi)車企將燃料電池汽車納入發(fā)展規(guī)劃。據(jù)相關(guān)資料顯示，目前國(guó)內(nèi)具備燃料電池汽車生產(chǎn)資質(zhì)的企業(yè)有13家：

宇通客車、福田汽車、上汽集團(tuán)、上汽大通、申龍客車、中植汽車、金龍客車、東風(fēng)、飛馳客車、奧新、南京金龍、青年汽車、蜀都客車。目前僅7家車企發(fā)布了發(fā)展規(guī)劃，尚屬少數(shù)，不過(guò)上汽大通、五洲龍等車企的燃料電池商用車已進(jìn)入示范運(yùn)營(yíng)階段，后續(xù)量產(chǎn)可期。

車企采用合作方式推進(jìn)燃料電池汽車研發(fā)和商業(yè)化。車企的合作對(duì)象主要有兩種：其一是其他龍頭車企，寶馬和豐田、通用和本田、現(xiàn)代和奧迪等先后展開(kāi)了合作，共同開(kāi)發(fā)燃料電池系統(tǒng)、儲(chǔ)氫技術(shù)、燃料電池關(guān)鍵組件等，加速推進(jìn)燃料電池汽車商業(yè)化進(jìn)程。

其二是產(chǎn)業(yè)鏈上下游公司，如奧迪與巴拉德在燃料電池系統(tǒng)上展開(kāi)合作，并于2018年6月宣布就目前的科技解決方案合同延長(zhǎng)3.5年的合同期限；長(zhǎng)城汽車收購(gòu)上燃料動(dòng)力51%股權(quán)，布局燃料電池驅(qū)動(dòng)技術(shù)；福田汽車與億華通聯(lián)合研制燃料電池客車，并擬間接認(rèn)購(gòu)億華通部分股權(quán)。

▌燃料電池汽車行業(yè)空間廣闊

根據(jù)中、日、韓政府相繼提出的截至2030年燃料電池汽車的規(guī)劃，同時(shí)我們預(yù)計(jì)歐洲、美國(guó)2030年燃料電池汽車數(shù)量分別達(dá)到360萬(wàn)輛和300萬(wàn)輛，測(cè)算出到2030年全球燃料電池汽車?yán)塾?jì)銷量為1030萬(wàn)輛，市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)36000億元，其中中國(guó)市場(chǎng)規(guī)模約為3500億元。

▌產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂?/p>

國(guó)內(nèi)外技術(shù)差距逐步縮小，長(zhǎng)期發(fā)展仍需統(tǒng)籌兼顧

燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈涉及氫能供應(yīng)和燃料電池汽車兩方面內(nèi)容：氫能供應(yīng)包括氫氣從生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)郊幼ⅰ⑹褂玫娜^(guò)程；燃料電池汽車包括車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)、電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、整車控制系統(tǒng)和輔助儲(chǔ)能裝置等新元素。

從整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈條看，燃料電池汽車的推廣和應(yīng)用涉及面廣，無(wú)論對(duì)車輛本身還是對(duì)氫的制備、儲(chǔ)運(yùn)、應(yīng)用等，都有較高要求。

統(tǒng)籌發(fā)展制氫加氫產(chǎn)業(yè)是燃料電池汽車推廣的基礎(chǔ)類似于燃油汽車的采油-煉油-運(yùn)油-加油站產(chǎn)業(yè)鏈和電動(dòng)汽車的發(fā)電-電力輸配-充電樁產(chǎn)業(yè)鏈，燃料電池汽車有制氫-儲(chǔ)氫-運(yùn)氫-加氫站產(chǎn)業(yè)鏈。

制氫：

制氫是將存在于天然或合成的化合物中的氫元素，通過(guò)化學(xué)的過(guò)程轉(zhuǎn)化為氫氣，主要包括煤氣化制氫、水電解制氫、天然氣重整氣制氫、甲醇裂解制氫等工藝。

全球來(lái)看，目前主要的制氫原料96%以上來(lái)源于傳統(tǒng)能源的化學(xué)重整(48%來(lái)自天然氣重整、30%來(lái)自醇類重整，18%來(lái)自焦?fàn)t煤氣)，4%左右來(lái)源于電解水。

對(duì)比幾種主要制氫技術(shù)的成本，煤氣化制氫的成本最低為1.67美元/千克，而電解水制氫成本最高約為5.2美元/千克。

技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模效應(yīng)推動(dòng)電解水制氫。雖然目前水電解制氫成本遠(yuǎn)高于石化燃料，但用化石燃料制取氫氣不可持續(xù)，不能解決能源和環(huán)境的根本矛盾。

并且碳排放量高，煤氣化制氫二氧化碳排放量高達(dá)193kg/GJ，天然氣重整制氫也有69kg/GJ，對(duì)環(huán)境不友好。

而電解水制氫是可持續(xù)和低污染的，這種方法的二氧化碳排放最高不超過(guò)30kg/GJ，遠(yuǎn)低于煤氣化制氫和天然氣重整制氫。

電解水制氫成本主要來(lái)源于電價(jià)、固定資產(chǎn)投資、生產(chǎn)運(yùn)維，其中電價(jià)是造成電解水成本高的主要原因，因而電價(jià)的下降必將帶來(lái)氫氣成本的大幅下降。

同時(shí)技術(shù)發(fā)展、規(guī)模化效應(yīng)，都會(huì)使氫氣成本下降。我國(guó)可再生能源豐富，每年棄水棄風(fēng)的電量都可以用于電解水。我國(guó)擁有水電資源3.78億千瓦，年發(fā)電量達(dá)到2800億千瓦時(shí)。

我國(guó)風(fēng)力資源也非常豐富，可利用風(fēng)能約2.53億千瓦時(shí)。但風(fēng)電由于其不穩(wěn)定的特性，較難上網(wǎng)，因此每年棄風(fēng)限電的電量規(guī)模龐大。如果將這部分能源充分利用起來(lái)，有利于電解水制氫的發(fā)展。

目前，國(guó)內(nèi)制氫產(chǎn)業(yè)有待進(jìn)一步發(fā)展，專門(mén)的氫氣制造企業(yè)數(shù)量不多。

從地區(qū)分布來(lái)看，國(guó)內(nèi)氫氣制造業(yè)在東部沿海地區(qū)發(fā)展較快，內(nèi)陸地區(qū)緩慢。制氫企業(yè)的分布同樣有明顯的地域特征。

目前，國(guó)內(nèi)制氫企業(yè)東部沿海多內(nèi)陸少，其中以北京市、山東省、江蘇省、上海市、廣東省最為集中，占全國(guó)制氫總量超60%。

儲(chǔ)氫

氫氣具有極高的質(zhì)量能量密度，但體積能量密度卻很低，使用過(guò)程中必須通過(guò)壓縮的形式進(jìn)行儲(chǔ)存，因此其儲(chǔ)存裝置必須滿足耐高壓、高強(qiáng)度和氣密性要求。

氫的存儲(chǔ)主要包括高壓氣態(tài)儲(chǔ)存、固態(tài)氫化物儲(chǔ)存、低溫液氫儲(chǔ)存等方式，相應(yīng)的，其運(yùn)輸方式主要包括車船運(yùn)輸和管道運(yùn)輸?shù)取?/p>

車載儲(chǔ)氫方面，目前日本和歐美等國(guó)家燃料電池汽車上裝載的儲(chǔ)氫罐，承受壓力均為70MPa。

基于此儲(chǔ)氫技術(shù)，燃料電池汽車的續(xù)駛里程已達(dá)到傳統(tǒng)汽車水平，且加氫時(shí)間在5分鐘之內(nèi)。

加氫站

在氫能應(yīng)用層面，加氫站及其他基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)是未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)。截至2018年底，全球共有369座加氫站。

其中歐洲152座，亞洲136座，北美78座。但在全部369座加氫站中，僅273座為公共加氫站，可供所有人使用。其余加油站則保留給封閉用戶群，并供應(yīng)公共汽車或車隊(duì)車輛。

目前一個(gè)新的加氫站的建設(shè)成本在200-500萬(wàn)美元左右。

日本建設(shè)一座中型加氫站的投資在500~550萬(wàn)美元；在美國(guó)需要280~350萬(wàn)美元。

與國(guó)外相比，在國(guó)內(nèi)建立一座加氫站具有成本方面的優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)建設(shè)一座加氫站(35Mpa)的投資在200~250萬(wàn)美元之間。

隨著加氫站建設(shè)數(shù)量的增多，勢(shì)必出現(xiàn)規(guī)模效應(yīng)，加氫站的建設(shè)成本將有效下降。

截至2018年12月，中國(guó)共有25座建成的加氫站(其中3座已拆除)，主要分布在經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)、有汽車產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)的地區(qū)，以及地方政府有意愿實(shí)施新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換的地區(qū)。目前80%的加氫站集中在廣東、上海、江蘇、湖北、遼寧五個(gè)省份地區(qū)。

統(tǒng)籌發(fā)展制氫加氫產(chǎn)業(yè)是燃料電池汽車推廣的基礎(chǔ)。

歐美日韓發(fā)達(dá)國(guó)家均是把制氫、加氫站建設(shè)放在了戰(zhàn)略發(fā)展、區(qū)位優(yōu)先發(fā)展、集中優(yōu)勢(shì)發(fā)展位置。

集中國(guó)家力量發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)并做示范推廣，從而確保氫能燃料電池產(chǎn)業(yè)應(yīng)用推廣的基礎(chǔ)建設(shè)得以配套。

目前我國(guó)加氫站建設(shè)主體眾多，缺乏國(guó)家統(tǒng)籌和政策配套措施。

加氫站是公共事業(yè)范疇，目前項(xiàng)目選址、規(guī)劃管理、安全運(yùn)營(yíng)缺乏監(jiān)督與管理。

另外加氫站投資巨大，同時(shí)也要集中規(guī)模化科學(xué)管理，以降低建設(shè)運(yùn)營(yíng)成本和安全運(yùn)行。

▌國(guó)內(nèi)燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈趨于完善，國(guó)內(nèi)外技術(shù)差距逐步縮小

燃料電池：降低成本、提高壽命是發(fā)展方向

燃料電池是燃料電池汽車的心臟，其重要性等同于燃油汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池。

燃料電池是把燃料中的化學(xué)能通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電裝置，其發(fā)電原理與原電池或二次電池相似，電解質(zhì)隔膜兩側(cè)分別發(fā)生氫氧化反應(yīng)與氧還原反應(yīng)，電子通過(guò)外電路作功，反應(yīng)產(chǎn)物為水。

燃料電池單電池包括膜電極組件(MEA)、雙極板及密封元件等。

膜電極組件是電化學(xué)反應(yīng)的核心部件，由陰陽(yáng)極、多孔氣體擴(kuò)散電極和電解質(zhì)隔膜組成。

額定工作條件下，一節(jié)單電池工作電壓僅為0.7V左右，實(shí)際應(yīng)用時(shí)為滿足一定的功率需求，通常由數(shù)百節(jié)單電池組成燃料電池電堆或模塊。

因此，與其他化學(xué)電源一樣，燃料電池電堆單電池間的均一性非常重要。

質(zhì)子交換膜燃料電池應(yīng)用最多，出貨量占比達(dá)73.35%。按電解質(zhì)分類，燃料電池一般包括質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)、堿性燃料電池(AFC)、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(SOFC)等。

其中，質(zhì)子交換膜燃料電池因具有工作溫度較低、啟動(dòng)時(shí)間快、操作條件溫和等特點(diǎn)，成為應(yīng)用最廣的燃料電池，E4tech基于2018年1月~10月的數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)2018年質(zhì)子交換膜燃料電池出貨量為589.1MW，占比高達(dá)73.35%。

燃料電池充氫速度快、氫氣熱值高且安全性高，但動(dòng)力系統(tǒng)復(fù)雜、壽命較短且技術(shù)尚不成熟。

對(duì)比發(fā)動(dòng)機(jī)、三元?jiǎng)恿﹄姵?/a>和燃料電池這三種動(dòng)力裝置，從燃料工作方式看，燃料電池與發(fā)動(dòng)機(jī)類似，其燃料是在電池外攜帶的，而動(dòng)力電池的活性物質(zhì)則封裝在電池內(nèi)部，燃料電池所用的氫氣可以像燃油汽車的汽油一樣充裝，僅需要幾分鐘時(shí)間；

從動(dòng)力系統(tǒng)組成看，三元電池較簡(jiǎn)單，而發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料電池的動(dòng)力系統(tǒng)較為復(fù)雜，需要多個(gè)系統(tǒng)配合共同發(fā)揮作用，其中燃料電池發(fā)電系統(tǒng)除燃料電池電堆外，還包括燃料供應(yīng)子系統(tǒng)、氧化劑供應(yīng)子系統(tǒng)、水熱管理子系統(tǒng)及電管理與控制子系統(tǒng)等；

從熱值看，氫氣的熱值很高，是汽油的3倍多，能量密度也遠(yuǎn)高于三元電池；從安全性看，發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料電池的安全性都高于三元電池；但燃料電池的使用壽命相對(duì)較短，同時(shí)現(xiàn)在技術(shù)尚不成熟，離商業(yè)化還有較長(zhǎng)的路要走。

全球燃料電池出貨量保持增長(zhǎng)，交通運(yùn)輸用途成為燃料電池增長(zhǎng)主力。

全球燃料電池出貨量基本保持增長(zhǎng)趨勢(shì)(2014年同比下降或由于數(shù)據(jù)源不同)，E4tech基于2018年1月~10月的數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)2018年燃料電池總出貨量為7.43萬(wàn)個(gè)，對(duì)應(yīng)功率規(guī)模為803.1MW，其中用于交通運(yùn)輸用途的出貨量為562.6MW，同比增長(zhǎng)29.13%，占比達(dá)到70.1%；

而按系統(tǒng)數(shù)量看，用于交通運(yùn)輸用途的燃料電池出貨量占比也逐步提高，交通運(yùn)輸用途已成為燃料電池增長(zhǎng)的主力。

成本仍是燃料電池商業(yè)化的主要挑戰(zhàn)。根據(jù)美國(guó)能源部(DOE)數(shù)據(jù)，近十年燃料電池成本下降了60%，燃料電池系統(tǒng)年產(chǎn)量水平為50萬(wàn)個(gè)/年、10萬(wàn)個(gè)/年和1千個(gè)/年的單位成本在2017年分別為45美元/kW、50美元/kW和180美元/kW，而用于燃料電池汽車的燃料電池系統(tǒng)單位成本則達(dá)到230美元/kW(年產(chǎn)量水平為1千個(gè)/年)，目前大部分燃料電池生產(chǎn)企業(yè)的年產(chǎn)量尚未能達(dá)到10萬(wàn)個(gè)/年，因此成本仍然處于高水平。

美國(guó)能源部制定的目標(biāo)是到2025年燃料電池系統(tǒng)的單位成本下降至40美元/kW(年產(chǎn)量水平為50萬(wàn)個(gè)/年)，最終下降至30美元/kW；而我國(guó)的目標(biāo)則是到2030年系統(tǒng)成本低于200元/kW。

質(zhì)子交換膜：燃料電池的核心元件

質(zhì)子交換膜是質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)的核心元件，以全氟磺酸膜為主，目前國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程提速。

質(zhì)子交換膜目前主流趨勢(shì)是全氟磺酸增強(qiáng)型復(fù)合膜，質(zhì)子交換膜逐漸趨于薄型化，由幾十微米降低到十幾微米，降低質(zhì)子傳遞的歐姆極化，以達(dá)到更高的性能。

開(kāi)發(fā)低鉑、高反應(yīng)效率的CCM型薄催化層膜電極是目前質(zhì)子交換膜燃料電池開(kāi)發(fā)的重要技術(shù)方向。

國(guó)外企業(yè)有美國(guó)的Gore、科慕、3M、日本的旭化成等，國(guó)內(nèi)能夠批量化供應(yīng)只有山東東岳，山東東岳的產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入了奔馳的供應(yīng)鏈體系。

催化劑

研發(fā)低鉑或非鉑催化劑是降低成本的有效途徑降低催化劑中鉑的含量或開(kāi)發(fā)非鉑催化劑是未來(lái)發(fā)展方向。

催化劑是燃料電池的關(guān)鍵材料之一，在質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)的成本中，電堆成本占比最高，達(dá)60%左右，其是燃料電池的電能來(lái)源；而在電堆的成本構(gòu)成中，催化劑的成本占比最高，在50萬(wàn)個(gè)/年的年產(chǎn)量水平下高達(dá)41%。

因此，降低催化劑的成本是降低燃料電池成本的關(guān)鍵，而目前常用的商用催化劑是Pt/C，盡管Pt用量已從10年前0.8~1.0gPt·kW-1降至現(xiàn)在的0.3~0.5gPt·kW-1，但含量仍較高；Pt催化劑除了受成本與資源制約外，也存在穩(wěn)定性問(wèn)題，燃料電池在車輛運(yùn)行工況下，Pt催化劑會(huì)發(fā)生衰減。

因此，降低催化劑中Pt的含量或研究新型高穩(wěn)定、高活性的低Pt或非Pt催化劑，以降低催化劑的成本并提高燃料電池的壽命是燃料電池的未來(lái)發(fā)展方向。

燃料電池催化劑的國(guó)外生產(chǎn)商主要有英國(guó)JohnsonMatthery、德國(guó)BASF、日本Tanaka、日本日清紡、比利時(shí)Umicore等；國(guó)內(nèi)有貴研鉑業(yè)、武漢喜馬拉雅、中科中創(chuàng)、蘇州擎動(dòng)動(dòng)力、昆山桑萊特等。

擴(kuò)散層：國(guó)內(nèi)生產(chǎn)依舊受制于技術(shù)瓶頸

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、支撐催化劑。

擴(kuò)散層由基底層和微孔層組成，其中基底層材料大多是多孔碳紙或碳布，微孔層通常由導(dǎo)電炭黑和憎水劑構(gòu)成。擴(kuò)散層規(guī)模化生產(chǎn)將會(huì)帶來(lái)大幅的成本削減。

DOE數(shù)據(jù)顯示，2017年每生產(chǎn)10萬(wàn)套質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)成本50美元/kW，其中擴(kuò)散層占比9%；每生產(chǎn)50萬(wàn)套質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)成本45美元/kW，其中擴(kuò)散層占比6%。

目前全球碳紙/碳布生產(chǎn)廠家較少，供應(yīng)商主要為日本東麗、德國(guó)西格里(SGL)集團(tuán)、日本JSR、加拿大Ballard、碳能等。

東麗占據(jù)較大的市場(chǎng)份額，我國(guó)對(duì)碳紙的研發(fā)主要集中于中南大學(xué)、武漢理工大學(xué)等高校。

中國(guó)大陸氣體擴(kuò)散層量產(chǎn)技術(shù)還是空白，主要原因是氣體擴(kuò)散層的石墨化工序需要2000°C以上的高溫，但高溫爐技術(shù)尚未掌握。

膜電極：降低成本、增加使用壽命是技術(shù)方向

燃料電池單體內(nèi)部最重要的部件就是膜電極，它是燃料電池發(fā)電的關(guān)鍵核心部件，決定了電堆性能、壽命和成本的上限。

膜電極由質(zhì)子交換膜、催化劑和擴(kuò)散層組成，其與其兩側(cè)的雙極板組成了燃料電池的基本單元。

在實(shí)際應(yīng)用中將多個(gè)單電池組合成為燃料電池電堆以滿足不同大小功率輸出的需要。

膜電極在成本和壽命方面有嚴(yán)格的要求，降低鉑的使用量可以大幅降低成本，但燃料電池的反應(yīng)效率也會(huì)大大減少。

催化層不均勻涂布到膜上，超過(guò)幾千小時(shí)后會(huì)發(fā)生漏氣的情況，減少燃料電池的壽命。

膜電極的主要制造商是3M，杜邦(Chemours)，GORE，莊信萬(wàn)豐，Ballard，Greenerity等。3M是市場(chǎng)占有率最高20%的公司，其次是杜邦(Chemours)占有16%的市場(chǎng)份額。

國(guó)內(nèi)膜電極供應(yīng)商主要是武漢理工新能源，其產(chǎn)品主要供應(yīng)美國(guó)PlugPower公司。

大連新源的膜電極產(chǎn)品主要是為上汽的發(fā)動(dòng)機(jī)配套。國(guó)產(chǎn)膜電極性能與國(guó)際水平接近，但專業(yè)特性上如鉑載量等性能與國(guó)際水平還有一定差距。

雙極板：石墨、金屬各有所需

雙極板是質(zhì)子交換膜燃料電池除了質(zhì)子交換膜以外的另一個(gè)核心組成部分，占整個(gè)燃料電池60%的重量和20%的成本，起到收集傳導(dǎo)電流、分隔氧化劑和還原劑以及支撐電池等作用，其性能優(yōu)劣直接影響電池的輸出功率和使用壽命。

雙極板材料目前主要是石墨雙極板和金屬雙極板，豐田Mirai、本田Clarity和現(xiàn)代NEXO等乘用車均采用金屬雙極板，而商用車一般采用石墨雙極板。

由于燃料電池特殊的工作環(huán)境，要求雙極板除具有高導(dǎo)電性，強(qiáng)耐蝕性和疏水性，同時(shí)還要具有高的機(jī)械強(qiáng)度、高的阻氣能力和低成本、易加工等特性。

石墨基雙極板的主流供應(yīng)商有美國(guó)POCO、美國(guó)SHF、美國(guó)Graftech等。

石墨雙極板已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，國(guó)產(chǎn)廠商主要有上海神力、上海弘楓等公司。

國(guó)外金屬雙極板主要供應(yīng)商有瑞典Cellimpact、德國(guó)Dana、德國(guó)Grabener、美國(guó)treadstone等。

國(guó)內(nèi)還處于研發(fā)試制階段，上海佑戈、上海治臻新能源、新源動(dòng)力等企業(yè)研制出車用燃料電池金屬雙極板，并嘗試在電堆和整車中實(shí)際應(yīng)用。

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。

電堆：國(guó)內(nèi)尚處于技術(shù)驗(yàn)證階段

燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈中游是將上游的材料和部件進(jìn)行組裝，集成到燃料電池系統(tǒng)。

國(guó)外乘用車廠大多自行開(kāi)發(fā)電堆，也有少數(shù)采用合作伙伴的電堆來(lái)開(kāi)發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)的乘用車企業(yè)，例如奧迪和奔馳。

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。

國(guó)內(nèi)生產(chǎn)電堆的企業(yè)主要有大連新源動(dòng)力和上海神力，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(kāi)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(kāi)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。

▌燃料電池汽車：續(xù)航里程長(zhǎng)、充能時(shí)間短，但仍存劣勢(shì)

燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈下游主要是燃料電池汽車。

燃料電池汽車的主流技術(shù)為燃料電池與二次電池“電-電”混合模式，平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)依靠燃料電池提供動(dòng)力；需要高功率輸出時(shí)，燃料電池與二次電池共同供電；在低載或怠速工況燃料電池在提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的同時(shí)，給二次電池充電。

這種“電-電”混合模式，可使燃料電池輸出功率相對(duì)穩(wěn)定，有利于燃料電池壽命的提升。另外，燃料電池輸出電壓要通過(guò)DC-DC變換器使之與電機(jī)匹配。

相較于純電動(dòng)汽車，燃料電池汽車具有續(xù)航里程長(zhǎng)、充能時(shí)間短等優(yōu)勢(shì)。

對(duì)比分析三種汽車的性能，相較于純電動(dòng)汽車，燃料電池汽車的續(xù)航里程更長(zhǎng)、充能時(shí)間明顯減少(僅需幾分鐘)；相較于燃油汽車，燃料電池汽車和純電動(dòng)汽車的能量轉(zhuǎn)換效率更高，同時(shí)在不考慮制氫運(yùn)氫和發(fā)電的情況下零排放無(wú)污染，且使用成本較低。

但是燃料電池汽車的劣勢(shì)也很明顯，目前燃料電池汽車的使用壽命難以與純電動(dòng)汽車和燃油汽車相較，同時(shí)由于目前技術(shù)尚不成熟，其制造成本高(尤其是燃料電池系統(tǒng)成本)，實(shí)際能量轉(zhuǎn)換效率也不及純電動(dòng)汽車；此外氫能源鏈尚不完善，使氫氣的成本和售價(jià)偏高，造成燃料電池汽車的使用成本高于純電動(dòng)汽車，但下降空間也較大。

燃料電池汽車商業(yè)化仍存痛點(diǎn)。

中國(guó)和其他領(lǐng)先國(guó)家都出臺(tái)了支持政策推動(dòng)燃料電池汽車發(fā)展，但中國(guó)的燃料電池乘用車尚未商業(yè)化，還存在一些痛點(diǎn)：

關(guān)鍵技術(shù)不成熟、未實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。

中國(guó)的燃料電池汽車核心部件的技術(shù)尚不成熟，落后國(guó)外廠商至少3~4年的時(shí)間，國(guó)內(nèi)燃料電池電堆、進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)、升壓DC-DC等關(guān)鍵材料的生產(chǎn)廠家還不多且多處于研發(fā)、少量試運(yùn)行階段，仍需要進(jìn)口，造成系統(tǒng)成本提高；

技術(shù)壁壘較低的燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)集成的國(guó)產(chǎn)化程度也不高；空壓機(jī)、加濕器、氫循環(huán)裝置等附件系統(tǒng)仍需要進(jìn)口；

在續(xù)航能力、電池壽命等性能方面，與國(guó)外存在較大差異。燃料電池汽車關(guān)鍵部件和關(guān)鍵材料要實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化尚有很長(zhǎng)一段路。

大洋電機(jī)、濰柴動(dòng)力分別于2016年、2018年收購(gòu)燃料電池領(lǐng)導(dǎo)者巴拉德9.9%、19.9%的股份，有利于引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)。

制氫、儲(chǔ)氫、運(yùn)氫、加氫站產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展和基礎(chǔ)設(shè)施配套尚不完善。

目前氫產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展尚不完備，例如雖然有燃料制氫、氯堿工業(yè)副產(chǎn)品、電解水等制氫技術(shù)，但是燃料制氫不環(huán)保且仍需依賴化石能源，后兩者需用電解方式、成本受制于電的成本。

氫產(chǎn)業(yè)鏈的不完備以及現(xiàn)階段氫的使用較少而難以形成規(guī)模效應(yīng)，造成制氫成本較高。

同時(shí)，制氫設(shè)備、運(yùn)氫設(shè)備、加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施的不完善也加劇了燃料電池汽車推廣和商業(yè)化的難度。