治臻股份燃料電池雙極板制造龍頭公司

1、 目錄燃料電池雙極板制造龍頭公司卡位核心環(huán)節(jié)，不斷拓展業(yè)務(wù)掌握核心技術(shù)，規(guī)模效應(yīng)助力降本風(fēng)險(xiǎn)提示 治臻股份深耕金屬雙極板多年，技術(shù)、客戶、市占率行業(yè)領(lǐng)先治臻股份（全稱：上海治臻新能源股份有限公司）是一家專門從事燃料電池金屬雙極板研發(fā)、制造、銷售及相關(guān)技術(shù)服務(wù)的國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)，于2021年入選工信部第三批專精特新“小巨人”企業(yè)。公司成立于2016年，于2022年6月30日在上交所官網(wǎng)刊登科創(chuàng)板IPO招股說(shuō)明書，首發(fā)擬募集12.21億元，新增不超過(guò)1070萬(wàn)股，不低于發(fā)行后總股本的25%。治臻股份于2016年研制出第一代金屬雙極板，專注全流程核心技術(shù)研發(fā)，推動(dòng)金屬雙極板批量化推廣應(yīng)用，到202

2、1年為止已進(jìn)入捷氫科技、新源動(dòng)力等國(guó)內(nèi)主流電池電堆及系統(tǒng)企業(yè)，放量供應(yīng)金屬雙極板。2021年，治臻股份在金屬雙極板產(chǎn)品市場(chǎng)占有率超過(guò)50%。圖1：公司主要發(fā)展歷程第二代金屬雙極板2016-20172019-20212017-2019國(guó)內(nèi)首條年設(shè)計(jì)產(chǎn)能50萬(wàn)片產(chǎn)線第一代金屬雙極板 應(yīng)用于上汽榮威950FCV第三代金屬雙極板2021年底，產(chǎn)能達(dá)到260萬(wàn)片/年開(kāi)發(fā)出第一代PEM電解槽用雙極板資料來(lái)源：公司招股說(shuō)明書，金屬雙極板為公司核心業(yè)務(wù)，主要應(yīng)用于新能源汽車燃料電池領(lǐng)域治臻股份經(jīng)營(yíng)采取直銷模式，下游客戶主要為國(guó)內(nèi)主流的電堆及系統(tǒng)生產(chǎn)商、汽車主機(jī)廠及行業(yè)內(nèi)相關(guān)科研機(jī)構(gòu)等，公司營(yíng)業(yè)收入主要來(lái)自金屬

3、雙極板?，F(xiàn)階段產(chǎn)品主要應(yīng)用于新能源汽車燃料電池領(lǐng)域，公司已研制出PEM電解槽及其使用的金屬雙極板，將產(chǎn)品與服務(wù)逐步向水電解制氫儲(chǔ)能領(lǐng)域推廣。圖2：公司主營(yíng)業(yè)務(wù)占比20.34%19.42%91.05%79.36%78.22%7.10%100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%2.35%1.85%表1：公司主營(yíng)業(yè)務(wù)內(nèi)容201920202021金屬雙極板技術(shù)開(kāi)發(fā)服務(wù)受托加工服務(wù)資料來(lái)源：公司招股說(shuō)明書，業(yè)務(wù)內(nèi)容產(chǎn)品圖示描述金屬雙極板汽車、船舶用覆蓋功率: 80200kW基材涵蓋不銹鋼、鈦合金等材料無(wú)人機(jī)、備用電源用覆蓋功率: 210kW采用鈦合金基材，高質(zhì)量功率比技術(shù)開(kāi)發(fā)服務(wù)

4、構(gòu)型設(shè)計(jì)模具開(kāi)發(fā)工藝研究 匹配測(cè)試為下游燃料電池客戶提供各種類型和規(guī)格燃料電池金屬雙極板的前期結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具開(kāi)發(fā)、工藝研究、匹配測(cè)試等資料來(lái)源：公司招股說(shuō)明書，營(yíng)業(yè)收入快速增長(zhǎng)，金屬雙極板毛利率存在波動(dòng)公司營(yíng)業(yè)收入保持較快增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，2020年?duì)I收相對(duì)2019年增長(zhǎng)153.08%，2021年?duì)I收相對(duì)2020年增長(zhǎng)221.02%，主要原因?yàn)槿剂想姵亟K端應(yīng)用需求抬升、金屬雙極板市占率提升以及蘇州治臻一期工程的建成投產(chǎn)。股份支付導(dǎo)致公司2019、2020兩年歸母凈利潤(rùn)虧損較大，2019 年、2020 年合計(jì)確認(rèn)的股份支付金額分別為 587.42 萬(wàn)元、12,752.55 萬(wàn)元。金屬雙極板生命周期進(jìn)入成

5、本快速下降的成長(zhǎng)期，產(chǎn)品價(jià)格下降，同時(shí)公司規(guī)模效應(yīng)顯現(xiàn)，單位固定成本下降，從而導(dǎo)致2019-2021年間金屬雙極板業(yè)務(wù)毛利率的波動(dòng)。而技術(shù)開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)存在一定壁壘，公司議價(jià)能力較高，毛利率維持在較高水平。表2：公司近三年財(cái)務(wù)表現(xiàn)單位：萬(wàn)元年份營(yíng)業(yè)收入歸母凈利潤(rùn)毛利率金屬雙極板業(yè)務(wù)毛利率技術(shù)開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)毛利率凈利率20192,750.49-3,359.2545.14%32.10%95.34%-122.13%20206,960.84-13,088.5030.97%16.40%88.79%-188.03%202122,345.662,016.1728.67%23.81%88.58%9.02%資料來(lái)源：公司招

6、股說(shuō)明書， 下游氫燃料電池、整車企業(yè)入股治臻股份，實(shí)際控制人控制37.74%股權(quán)治臻有限于2016年由上海氫捷和上海交大技術(shù)轉(zhuǎn)移中心共同出資設(shè)立，2021年變更設(shè)立股份公司。治臻股份設(shè)立時(shí)引入 富瑞特裝和上汽集團(tuán)兩家產(chǎn)業(yè)鏈下游氫燃料電池及整車制造企業(yè)成為治臻股份的戰(zhàn)略投資者。62.50%陳關(guān)龍實(shí)際控制人圖3：公司股權(quán)結(jié)構(gòu)圖3.00%藍(lán)樹(shù)槐55.00%上汽集團(tuán)富瑞特裝34.50%彭林法5.00%72.22%上海氫臻上汽創(chuàng)投遼寧中德同創(chuàng)富瑞中新興富上海氫捷集領(lǐng)為臻上海燃臻寧波復(fù)祺臨港科創(chuàng)投深圳氫源湖南鈞晟海南捷臻通臨智創(chuàng)4.59%10.92%5.56%4.91%5.48%20.48%14.68%2

7、.58%4.66%4.30%2.95%1.99%1.99%1.46%常州吉瑞東證睿元朗瑪四十一蘇州龍遨濰坊鳶興西藏派諾常州巨凝廣東昀升智兆貳號(hào)深圳志鑫南潯興證青島鈞矽揚(yáng)州淮芯嘉興申毅蘇州國(guó)發(fā)1.34%1.34%1.22%1.22%1.22%1.21%1.00%1.00%0.86%0.68%0.64%0.43%0.43%0.43%0.43%上海治臻新能源股份有限公司100%100%100%蘇州治臻新能源裝備有限公司廣東治臻氫能科技有限公司上海治臻新能源科技有限公司資料來(lái)源：公司招股說(shuō)明書，截至20220630核心技術(shù)人員為上海交大背景，技術(shù)研發(fā)能力國(guó)際先進(jìn)公司實(shí)際控制人及核心技術(shù)人員是國(guó)內(nèi)較早專

8、注于燃料電池金屬雙極板研究的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，其中董事長(zhǎng)陳關(guān)龍?jiān)紊虾＝淮髾C(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院教授，董事、總經(jīng)理藍(lán)樹(shù)槐為上海交大博士，曾任上海交大助理研究員，董事、首席科學(xué)家彭林法現(xiàn)任上海交大機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院博士生導(dǎo)師、研究員。國(guó)際同行燃料電池金屬雙極板主要采用“三板結(jié)構(gòu)”，采用鈦基材或不銹鋼基材加貴金屬涂層，材料成本高昂，制造工藝成本高。公司研發(fā)融合“兩板三場(chǎng)”構(gòu)型、不銹鋼基材加低成本納米復(fù)合涂層的金屬雙極板技術(shù)路線，顯著降低金屬雙極板體積和重量，提升燃料電池比功率密度，降低生產(chǎn)成本，形成了具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的燃料電池雙極板技術(shù)。圖4：不同雙極板結(jié)構(gòu)對(duì)比資料來(lái)源：上觀新聞公司研發(fā)專注金屬雙極板領(lǐng)域，鍍膜

9、技術(shù)研發(fā)存在亮點(diǎn)公司專注于金屬雙極板領(lǐng)域，自成立以來(lái)，多數(shù)專利均分布于燃料電池及部件技術(shù)領(lǐng)域，不斷鞏固強(qiáng)化自身優(yōu)勢(shì)。公司的金屬雙極板多元素復(fù)合納米涂層結(jié)構(gòu)，綜合利用PVD、CVD、PECVD等工藝方法進(jìn)行生長(zhǎng)，公司在鍍膜技術(shù)領(lǐng)域也取得多項(xiàng)專利，專利數(shù)量領(lǐng)先于業(yè)內(nèi)其他企業(yè)。圖5：公司成立以來(lái)專利技術(shù)領(lǐng)域分布圖6：公司主要投入技術(shù)領(lǐng)域燃料電池17142211液體變?nèi)菔綑C(jī)械 2.84%閥細(xì)節(jié)車輛儲(chǔ)能 升閥測(cè)量電阻/電抗/離子注入鍍覆522濺射鍍覆522真空蒸發(fā)鍍覆522激光焊接設(shè)備141氣態(tài)化學(xué)鍍覆122 1電池電極31電力牽引 3.98%電池/燃料電池控制裝置 3.98%流體密封性的測(cè)試4.55%

10、測(cè)量電2 2耦合裝置1 2疊加層的鍍覆11 1測(cè)量電 9.66%燃料電池 67.05%2.84%1.70%1.70%阻抗1.70%資料來(lái)源：智慧芽，截至2022年7月資料來(lái)源：智慧芽， ，截至2022年7月?tīng)I(yíng)收相比同業(yè)可比公司增長(zhǎng)迅速，毛利率水平位于可比公司水平范圍內(nèi)公司毛利率雖有下降，仍位于同業(yè)公司毛利率水平范圍內(nèi)。億華通產(chǎn)品定價(jià)較高、成本控制較為穩(wěn)定，但隨著行業(yè)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展，銷售定價(jià)有所下降，導(dǎo)致毛利率有所下降。巴拉德開(kāi)始燃料電池業(yè)務(wù)時(shí)間較早，經(jīng)歷較長(zhǎng)的產(chǎn)業(yè)化周期，毛利率相對(duì)適中，2021年度受勞動(dòng)力、 運(yùn)費(fèi)等供應(yīng)鏈成本上漲影響，毛利率有所下降。億華通和巴拉德銷售、管理、研發(fā)和財(cái)務(wù)費(fèi)用率

11、整體處于高位，拖累凈利潤(rùn)水平。圖7：同業(yè)可比公司財(cái)務(wù)表現(xiàn)對(duì)比8000070000營(yíng)業(yè)收入/萬(wàn)元6000050%40%45.14%45.12%43.66%37.88%500004000030000200001000002019年2020年2021年30%銷售毛利率20%10%0%30.97%28.67%21.25%20.20%13.41%2019年2020年2021年Cell Impact巴拉德動(dòng)力系統(tǒng)億華通治臻股份2019年2020年2021年1000050%巴拉德動(dòng)力系統(tǒng) 億華通 治臻股份歸母凈利潤(rùn)/萬(wàn)元-10000-30000-50000-70000-900000%銷售凈利率-50%-10

12、0%-150%-200%8.29%2019年-36.73%2020年2021年-31.93%-49.46%-122.13%-109.31%-188.03%-5.69%9.02%Cell Impact巴拉德動(dòng)力系統(tǒng)億華通治臻股份 巴拉德動(dòng)力系統(tǒng) 億華通 治臻股份請(qǐng)務(wù)必參閱正文之后的重要聲明 9資料來(lái)源：公司招股說(shuō)明書，ifind，Cell Impact年報(bào)，；人民幣兌美元匯率選取每年國(guó)家外匯局發(fā)布的年底匯率中間價(jià)，人民幣兌瑞典克朗匯率選取每年國(guó)家外匯管理局年末匯率中間價(jià)。 目錄燃料電池雙極板制造龍頭公司卡位核心環(huán)節(jié)，不斷拓展業(yè)務(wù)掌握核心技術(shù)，規(guī)模效應(yīng)助力降本風(fēng)險(xiǎn)提示10布局氫能產(chǎn)業(yè)鏈核心環(huán)節(jié)氫能

13、產(chǎn)業(yè)鏈主要包括上游氫氣制備、中游氫氣儲(chǔ)存運(yùn)輸、下游加氫站、氫燃料電池以及氫燃料電池應(yīng)用等多個(gè)環(huán)節(jié)。在2020年9月發(fā)布的國(guó)家首批燃料電池城市群示范規(guī)則中，雙極板是被額外獎(jiǎng)勵(lì)的八大核心零部件之一，金屬雙極板也是我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)鏈上少數(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)國(guó)際先進(jìn)水平的核心部件之一。圖8：氫能產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D能源端關(guān)鍵設(shè)備應(yīng)用端化石能源重整制氫高壓儲(chǔ)氫瓶汽車制備工業(yè)副產(chǎn)品制氫氫氣循環(huán)系統(tǒng)氫氣供應(yīng)系統(tǒng)質(zhì)子交換膜可再生能源制氫減壓閥交通運(yùn)輸特種車輛船舶其他清潔能源制氫催化劑膜電極氣體擴(kuò)散層電堆雙極板高壓氣態(tài)卷材燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)無(wú)人機(jī)發(fā)電固定式電源便攜式電源低溫液態(tài)靶材空氣壓縮機(jī)儲(chǔ)運(yùn)有機(jī)液體膠條空氣過(guò)濾器空氣供應(yīng)系統(tǒng)固

14、態(tài)金屬增濕器氫儲(chǔ)能水電解制氫其他部件管道固定式加氫站堿性電解槽氫冶金雙極板加注撬裝式加氫站PEM電解槽電解槽工業(yè)領(lǐng)域化工其他部件移動(dòng)式加氫站SOEC電解槽石化為公司已實(shí)現(xiàn)銷售收入的領(lǐng)域?yàn)楣緮M進(jìn)入的領(lǐng)域?yàn)榘舜笕剂想姵仃P(guān)鍵零部件為金屬路線雙極板主要原材料請(qǐng)務(wù)必參閱正文之后的重要聲明11資料來(lái)源：公司招股說(shuō)明書，雙極板是決定燃料電池電堆質(zhì)量與體積的重要部件目前，燃料電池車中應(yīng)用最廣泛的是質(zhì)子交換膜燃料電池，其電堆是由膜電極組件(MEA)、雙極板(BP)、密封墊片和端板組成。雙極板在燃料電池電堆中主要作用為分配反應(yīng)氣體、導(dǎo)電導(dǎo)熱及支撐膜電極，是燃料電池的骨架與基礎(chǔ)。雙極板在燃料電池的體積、質(zhì)量中占據(jù)

15、主導(dǎo)地位，其體積和質(zhì)量分別占電堆的75%、81%，不斷提高雙極板制造技術(shù)對(duì)于減小燃料電池電堆質(zhì)量與體積、提高燃料電池功率密度具有重要意義。圖9：燃料電池電堆工作原理圖10：典型燃料電池雙極板結(jié)構(gòu)圖11：電堆體積構(gòu)成占比 膜電極組件氫氣雙極板冷卻劑空氣氣體擴(kuò)散層陰極催化劑PEM陽(yáng)極催化劑12%75%9%1%3密封墊雙極板膜電極組件端板電流收集器圖12：電堆質(zhì)量構(gòu)成占比12資料來(lái)源：Peiyun Yi et al.Carbon-based coatings for metallic bipolar plates used in proton exchange membrane fuel cells

16、 ，資料來(lái)源：公司招股說(shuō)明書81%密封墊雙極板5% 4% 4%7%膜電極組件端板電流收集器請(qǐng)務(wù)必參閱正文之后的重要聲明資料來(lái)源：A. De las Heras et al.From the cell to the stack. A chronological walk through the techniques tomanufacture the PEFCs core 當(dāng)前規(guī)模效應(yīng)主導(dǎo)燃料電池降本過(guò)程，規(guī)模增大后電堆成本將由雙極板和催化劑決定電堆成本很大程度決定了燃料電池系統(tǒng)的成本。在發(fā)展初期規(guī)模效應(yīng)最為顯著，當(dāng)年產(chǎn)量由1千套增加到1萬(wàn)套時(shí)，電堆成本可降低65%。當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模從千套/年到萬(wàn)套/

17、年數(shù)量級(jí)變化時(shí)，各組件的制造成本均有顯著降低。當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模增長(zhǎng)至1萬(wàn)套每年時(shí)，雙極板、催化劑、質(zhì)子交換膜和氣體擴(kuò)散層成本仍具有規(guī)?；当究臻g，其他組件已開(kāi)始不是特別明顯。當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模由1萬(wàn)套/年增長(zhǎng)至50萬(wàn)套/年時(shí)，質(zhì)子交換膜和氣體擴(kuò)散層成本仍舊會(huì)隨著規(guī)模擴(kuò)大而降低，但電堆成本將主要由電極催化劑和雙極板的材料用量及價(jià)格決定。表3：不同生產(chǎn)規(guī)模下燃料電池系統(tǒng)與電堆成本圖13：不同生產(chǎn)規(guī)模下電堆各組件成本占比 12000實(shí)現(xiàn)規(guī)?；螅p極板與催化劑材料成本占據(jù)主導(dǎo)地位。年產(chǎn)量由1000到10000，各組件成本均顯著降低。80004000生產(chǎn)規(guī)模套/年1k10k30k80k100k500k燃料電池系統(tǒng)成

18、本（美元/kW）2159371615953電堆成本（美元/kW）1535339323127電堆成本占燃料的電池系統(tǒng)成本比例71%57%55%52%53%51%01000100003000080000100000500000雙極板（沖壓）膜催化劑氣體擴(kuò)散層其他資料來(lái)源：美國(guó)能源部，整理資料來(lái)源：美國(guó)能源部，；縱軸單位：美元/套；橫軸為生產(chǎn)規(guī)模，單位：套/年 公司下游掌握電堆和燃料電池系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)客戶，客戶集中度高公司產(chǎn)品主要應(yīng)用于下游捷氫科技、新源動(dòng)力、未勢(shì)能源、氫晨科技等國(guó)內(nèi)主流燃料電池電堆及系統(tǒng)企業(yè)，銷售金額前五客戶占營(yíng)業(yè)收入比例2019-2021年分別為94.07%、96.00%、94.53%

19、，客戶集中度較高。受益于客戶高集中度，公司維系客戶成本較低，2019-2021年銷售費(fèi)用率分別為5.97%、1.53%、1.71%，遠(yuǎn)低于億華通、巴拉德兩家同業(yè)公司平均8.05%、7.51%、11.12%的銷售費(fèi)用率。公司原材料主要包括卷材、靶材及膠條，供應(yīng)商包括深圳市新?tīng)N新材料有限公司、漳州市合琦靶材科技有限公司和大連天豐氫源密封科技有限公司以及上海實(shí)達(dá)精密不銹鋼有限公司等。圖14：公司主要客戶銷售占營(yíng)業(yè)收入比例2019年7.76%10.77%48.10%26.05%4.81%6.23%11.29%51.12%22.56%2020年2021年3.84%1.47%5.57%5.92%16.20

20、%67.00%捷氫科技新源動(dòng)力其他武漢理工大學(xué)氫晨科技東風(fēng)汽車3.99%捷氫科技?xì)涑靠萍夹略磩?dòng)力上海電氣未勢(shì)能源其他5.48% 1.84%捷氫科技?xì)涑靠萍嘉磩?shì)能源新源動(dòng)力其他中車工業(yè)研究院有限公司資料來(lái)源：公司招股說(shuō)明書， 氫燃料電池上游產(chǎn)業(yè)集中度高，治臻股份在金屬雙極板市場(chǎng)市占率過(guò)半2021年采用金屬雙極板系統(tǒng)、銷量前五的企業(yè)整體市占率44.50%，在金屬路線系統(tǒng)中市占率為87%。2021年石墨雙極板出貨規(guī)模前五企業(yè)市占率為94.42%，按照石墨雙極板占據(jù)市場(chǎng)份額51%計(jì)算，石墨雙極板出貨規(guī)模前五企業(yè)在雙極板市場(chǎng)市占率為48.16%。根據(jù)2021年度燃料電池汽車機(jī)動(dòng)車交通強(qiáng)制險(xiǎn)上險(xiǎn)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

21、進(jìn)行測(cè)算，使用治臻股份金屬雙極板的電堆，其所對(duì)應(yīng)車輛在總車輛上險(xiǎn)中占比為25.81%，若按功率統(tǒng)計(jì)，市占率則為28.00%；在所有使用金屬雙極板的電堆對(duì)應(yīng)車輛上險(xiǎn)數(shù)中，占比為50.31%，若按功率統(tǒng)計(jì)，市占率則為 50.30%。表4：2021年金屬極板系統(tǒng)銷量前五企業(yè)市占率圖15：石墨雙極板行業(yè)集中度（按出貨規(guī)模）企業(yè)極板系統(tǒng)整體市占率金屬路線市占率億華通17.90%35%海卓動(dòng)力12%23%未勢(shì)能源5%10%捷氫科技4.80%9.40%國(guó)電投氫能4.80%9.40%總計(jì)44.50%87%100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%1.98%72.96%79.20%19.15

22、%91.44%15.22%5.58%7.89%6.58%0%201920202021資料來(lái)源：華北電力大學(xué)氫能技術(shù)創(chuàng)新中心，CR3No.4-5其他資料來(lái)源：GGII， 治臻股份依托雙極板研發(fā)優(yōu)勢(shì)，向下游PEM電解槽應(yīng)用領(lǐng)域拓展根據(jù)國(guó)際氫能委員會(huì)(Hydrogen Council)預(yù)計(jì)，到2030年全球清潔氫產(chǎn)能將達(dá)1,100萬(wàn)噸，其中，近670 萬(wàn)噸將為可再生能源水電解制氫，未來(lái)增長(zhǎng)空間巨大。根據(jù)電解質(zhì)的不同，水電解制氫主要有堿性水電解(ALK)、質(zhì)子交換膜水電解(PEMEC)和固體氧化物水電解(SOEC)三種類型。目前，ALK受制于溶液內(nèi)離子交換速率，反應(yīng)效率低，設(shè)備占比大；SOEC還處于實(shí)

23、驗(yàn)室階段; PEMEC啟動(dòng)速度更快、氫氣純度更高、效率更高、能耗更低、維護(hù)更為便利，將成為未來(lái)主流的水電解制氫方式。治臻股份開(kāi)發(fā)出第一代PEM電解槽用雙極板，初步形成了250kW級(jí)電解槽雙極板及其相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)制造能力，將產(chǎn)品與服務(wù)逐步向水電解制氫領(lǐng)域拓展。圖16：全球清潔氫產(chǎn)能預(yù)測(cè)資料來(lái)源:Hydrogen Council-Hydrogen Insights表5：不同類型水電解制氫對(duì)比項(xiàng)目ALKPEMECSOEC電解質(zhì)30%KOH質(zhì)子交換膜固體氧化物（YSZ）隔膜石棉質(zhì)子交換膜固體氧化物（YSZ）工作溫度9080800氫氣純度99.80%99.99%操作便利性啟停便利啟停不便維護(hù)便利性強(qiáng)堿介

24、質(zhì)腐蝕強(qiáng)維護(hù)便利危害性污染、致癌無(wú)產(chǎn)業(yè)化程度充分產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)業(yè)化起步階段實(shí)驗(yàn)室階段耗電量4.55.5kWh/Nm34.05.0kWh/Nm3-單機(jī)最大規(guī)模1000Nm3/h500Nm3/h-資料來(lái)源：公司招股說(shuō)明書，衣寶廉院士-燃料電池汽車現(xiàn)狀與氫源，2021.12請(qǐng)務(wù)必參閱正文之后的重要聲明 16 目錄燃料電池雙極板制造龍頭公司卡位核心環(huán)節(jié)，不斷拓展業(yè)務(wù)掌握核心技術(shù)，規(guī)模效應(yīng)助力降本風(fēng)險(xiǎn)提示17 金屬雙極板憑高性能和低成本成為發(fā)展熱點(diǎn)燃料電池雙極板材料由石墨雙極板、復(fù)合雙極板、金屬雙極板三大類組成。石墨雙極板技術(shù)最為成熟，商業(yè)應(yīng)用最廣泛，但是更具性能和成本優(yōu)勢(shì)的金屬雙極板成為發(fā)展熱點(diǎn)。當(dāng)前，主流

25、的氫燃料電池汽車公司（如本田、豐田、通用等品牌）都采用了金屬雙極板產(chǎn)品。金屬雙極板優(yōu)勢(shì)：?jiǎn)挝还β拭芏雀撸簩?dǎo)電性、導(dǎo)熱性良好，可實(shí)現(xiàn)更高單位功率密度適用于大功率電堆：氣密性良好，更適合100kW以上的車用大功率電堆的制造成本較低：塑性高、厚度薄，可采用高效沖壓的方式成形，生產(chǎn)流程短、效率高，制造成本低金屬雙極板劣勢(shì)：耐腐蝕性較弱：對(duì)金屬表面的涂層有較高要求表6：不同材質(zhì)雙極板特點(diǎn)對(duì)比石墨雙極板復(fù)合雙極板金屬雙極板制造方式雕刻、模壓等石墨+金屬+導(dǎo)電膠黏合等沖壓+鍍膜等優(yōu)點(diǎn)耐腐蝕性好結(jié)合石墨雙極板和金屬雙極板優(yōu)點(diǎn)高導(dǎo)電性、易機(jī)械加工、-30 低溫啟動(dòng)性能更佳、單位功率密度更高缺點(diǎn)導(dǎo)電性較差、機(jī)械

26、加工不易、易脆、低溫啟動(dòng)一般密封性較差、制造工藝繁瑣、成本較高耐腐蝕性弱于石墨雙極板，需通過(guò)鍍膜工藝提升耐腐蝕性代表電堆企業(yè)國(guó)外：巴拉德等國(guó)內(nèi)：神力科技、國(guó)鴻氫能等-國(guó)外：豐田汽車、現(xiàn)代汽車、普拉格等國(guó)內(nèi)：捷氫科技、新源動(dòng)力、未勢(shì)能源、氫晨科技等 雙極板制造工藝發(fā)展過(guò)程對(duì)于無(wú)孔石墨雙極板，最早使用的是模壓成型技術(shù)，近年來(lái)數(shù)控銑削等加工技術(shù)使得制造用于低功率和超低功率燃料電池的微型雙極板成為可能。對(duì)于涂層金屬雙極板，沖壓成型是目前最常見(jiàn)的金屬雙極板制造方法。注射成型、熔模鑄造和紫外光刻等技術(shù)也被引入，數(shù)控銑削技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于涂層金屬雙極板流場(chǎng)通道的設(shè)計(jì)。表8：雙極板制造技術(shù)發(fā)展歷程時(shí)期70年代

27、制造過(guò)程沖壓法方法簡(jiǎn)介沖壓成型是制造金屬雙極板最常用的生產(chǎn)工藝之一，將材料填充到兩個(gè)模具（凸模和凹模）中并向其施加壓力即可使材料塑性變形為所需要的形狀，制造步驟3雙極板尺寸7070mm100100mm流道尺寸1.5mm（寬）0.5mm（深）操作溫度150模壓法模壓成型是一種適合大規(guī)模生產(chǎn)的沖壓工藝，它與沖壓成型的主要區(qū)別在于只需要用熱流體加壓的凹模。27070mm4040mm0.75mm（寬，深）8080-90年代注模法注模法包括三個(gè)基本步驟：（1）將熔融金屬注入注射套管的澆注孔；（2）以一定的速度將柱塞移向模具，同 時(shí) 真 空 泵 開(kāi) 始 工 作 ；（3）將柱塞緩慢移到套管末端， 以約50

28、Mpa 的壓力噴出。該工藝適用于制造任32525cm2525cm1.2mm（寬）1.5mm（深）250熔模法熔模鑄造工藝首先制造一個(gè)形狀與工件相同的模具（通常是陶瓷基的），之后將模具加熱并將熔融金屬充入其中，當(dāng)鑄件充分冷卻后將模具從工件上剝落，即可得到金屬鑄件。該工藝能夠生產(chǎn)出形狀復(fù)雜的零件，但每制造一個(gè)雙極板都需要一個(gè)新的模具。4-1.5mm（寬）0.75mm（深）250目前微細(xì)電火花加工法在微細(xì)電火花加工中，流場(chǎng)通道是由導(dǎo)電材料上的電蝕形成的。通過(guò)施加電脈沖將電極制成所需的形狀。在此過(guò)程中，由于刀具和工件不相互接觸，因此機(jī)械力和振動(dòng)產(chǎn)生的不利影響最小。144cm 6mm（厚度）300m（寬

29、）300m（深）200mm（長(zhǎng)）室溫紫外光刻法紫外光刻技術(shù)是一種基于納米級(jí)金屬沉積工藝的技術(shù)，在金屬基底上按照所需流場(chǎng)通道形狀沉積有光刻膠，在紫外線照射50 s后，未暴露區(qū)域被蝕刻掉從而形成所需的流場(chǎng)圖案。844cm 2.6mm（厚度）100m（寬）200m（深）120表7：雙極板制造技術(shù)比較制造工藝優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)成本沖壓通用流程、快速、成本低、可大規(guī)模生產(chǎn)步驟較長(zhǎng)、高溫（150）、高壓操作物理過(guò)程復(fù)雜、精度通常較低、易出現(xiàn)成形缺陷低模壓表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)良好、厚度分布均勻、可大規(guī)模生產(chǎn)高溫（80）、高壓操作、尺寸公差小低注射成型成本低、可大規(guī)模生產(chǎn)生產(chǎn)步驟較長(zhǎng)、高溫（250）、高壓操作率低、導(dǎo)電性不足、

30、適中熔模鑄造常壓操作、適用于形狀復(fù)雜的雙極板需要四步、高溫（250）操作、不適用于小尺寸高微細(xì)電火花加工只需一步、常溫常壓、精度高（可達(dá)亞微米級(jí)別）、微尺度流道、高效不適合批量生產(chǎn)高紫外光刻常壓、適用于具有微觀特征的金屬雙極板生產(chǎn)過(guò)程中存在精度缺失的風(fēng)險(xiǎn)高資料來(lái)源：De las Heras A et al.From the cell to the stack. A chronological walk through the techniques to manufacture the PEFCs core 金屬雙極板耐久性提升，市場(chǎng)占比迅速擴(kuò)大，與石墨雙極板平分秋色目前車用燃料電池電堆通常需要

31、300-500片雙極板層疊組裝，根據(jù)節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖 2.0分析，到2030-2035年，燃料電池汽車保有量達(dá)到100萬(wàn)輛左右，雙極板需求量3-5億片。2021年以來(lái)，國(guó)內(nèi)外多家企業(yè)在金屬板電堆的耐久性上取得重大突破，部分企業(yè)金屬板電堆的耐久性實(shí)現(xiàn)從5000小時(shí)到10000小時(shí)甚至30000小時(shí)的“大跨越”，金屬雙極板市場(chǎng)占有率迅速上升，在 2021年銷售額占比達(dá)到51%。圖17：雙極板市場(chǎng)規(guī)模 7.006.005.004.003.102.8565%35%78%22%3.002.0049%51%6.20圖18：金屬電堆市占率（上險(xiǎn)口徑）51.30%30.56%28.46%12.13%

32、60.00%50.00%40.00%30.00%20.00%55.67%1.000.0020192020202110.00%0.00%10.81%201920202021按臺(tái)數(shù)計(jì)按功率計(jì)石墨雙極板（含復(fù)合雙極板）金屬雙極板資料來(lái)源：華北電力大學(xué)氫能技術(shù)創(chuàng)新中心，億元資料來(lái)源：華北電力大學(xué)氫能技術(shù)創(chuàng)新中心，請(qǐng)務(wù)必參閱正文之后的重要聲明20金屬雙極板核心壁壘為耐腐蝕涂層工藝金屬雙極板最突出的缺陷是耐腐蝕性差，嚴(yán)重影響使用壽命，最主要的解決措施是在金屬基材上制備薄的耐腐蝕涂層。規(guī)?；?yīng)能夠顯著降低涂層成本，但在低產(chǎn)量情況下涂層成本對(duì)金屬板成本影響巨大，因此涂層技術(shù)對(duì)于雙極板部件的壽命和市場(chǎng)化應(yīng)用都

33、至關(guān)重要。高精度連續(xù)沖壓成型激光高速精密焊接圖19：金屬雙極板產(chǎn)品生產(chǎn)流程自動(dòng)化涂膠密封連續(xù)復(fù)合納米涂層圖20：質(zhì)子交換膜燃料電池工作環(huán)境及狀況對(duì)金屬雙極板的影響資料來(lái)源：公司招股說(shuō)明書，資料來(lái)源：裴普成, 李子釗, 任棚, 陳東方, 王希忠. PEM燃料電池用金屬雙極板及其涂層的研究進(jìn)展J. 清華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）, 2021, 61(10): 1025-1038.治臻股份自主掌握復(fù)合碳基涂層技術(shù)，參數(shù)表現(xiàn)接近國(guó)際領(lǐng)先企業(yè)早期金屬雙極板采用金屬鈍化膜作為保護(hù) 層，鈍化膜導(dǎo)致界面接觸電阻增大、降低輸出功率，且接觸電阻隨鈍化膜厚度的增大而增大。金屬雙極板涂層材料中，過(guò)渡金屬氮化物和碳化物、復(fù)

34、合碳材料同時(shí)具備導(dǎo)電性、耐腐蝕性及成本優(yōu)勢(shì)。目前國(guó)內(nèi)自主掌握復(fù)合碳材料涂層技術(shù)的企業(yè)有限。表9：金屬雙極板主要涂層材料及優(yōu)劣對(duì)比涂層材料導(dǎo)電性耐腐蝕性成本貴金屬（Au, Ag, Pt, Pd）普通金屬（Zr, Ti, Cr, Ni）金屬氧化物（ZrO2,SnO2）過(guò)渡金屬氮化物和碳化物（CrN,TiN, NbN, ZrN, CrC）多層復(fù)合碳材料（Ti/C, C/C）資料來(lái)源：侯明，邵志剛，衣寶廉.車用燃料電池電堆比功率提升的技術(shù)途徑探討J.中國(guó)工程科學(xué),2019,21(3):84-91.表10：金屬雙極板企業(yè)涂層技術(shù)對(duì)比企業(yè)企業(yè)簡(jiǎn)介自主掌握涂層技術(shù)技術(shù)路線雙極板參數(shù)表現(xiàn)治臻股份金屬雙極板制造

35、企業(yè)是復(fù)合碳基納米涂層腐蝕電流密度降至 0.76 A/cm2，接觸電阻降至3.8mcm2，對(duì)應(yīng)電堆體積功率密度4.4kW/L國(guó)電投氫能燃料電池電堆及系統(tǒng)企業(yè)，雙極板自用為主否不銹鋼生成鈍化膜-明天氫能燃料電池電堆及系統(tǒng)企業(yè)，雙極板自用為主是復(fù)合金屬涂層-愛(ài)德曼燃料電池電堆及系統(tǒng)企業(yè)，雙極板自用為主是德國(guó)EMT公司涂層技術(shù)接觸電阻小于5m*cm2三佳機(jī)械金屬雙極板及模具制造企業(yè)-博遠(yuǎn)新能源母公司是軸承業(yè)的龍頭企業(yè)山東金帝精密，金屬雙極板計(jì)劃2022年裝車驗(yàn)證否與Impact Coating合作，使用其Ceramic MaxPhase金屬陶瓷復(fù)合涂層技術(shù)路線-豐田紡織為豐田和通用等主機(jī)廠提供汽車相

36、關(guān)零部件是復(fù)合碳基納米涂層腐蝕電流密度低于0.8 A/cm2，對(duì)應(yīng)電堆的體積功率密度為5.4 kW/L，應(yīng)用于Mirai 二代。資料來(lái)源：公司招股說(shuō)明書，GGII，氫能人，涂層成本是金屬雙極板生產(chǎn)主要成本之一，可通過(guò)規(guī)模效應(yīng)降低雙極板成本占電堆的 20-40%左右。而在金屬雙極板生產(chǎn)制造的開(kāi)模、沖壓、涂層、封裝等環(huán)節(jié)中，涂層環(huán)節(jié)的成本最高，規(guī)模較小時(shí)占到整個(gè)金屬雙極板制造成本的50%左右，然而隨著規(guī)模效應(yīng)占比逐漸下降。規(guī)?；?yīng)對(duì)雙極板材料成本無(wú)顯著影響，生產(chǎn)規(guī)模由1000 套/年提高至 10000 套/年時(shí)，制造成本和涂層成本會(huì)顯著降低。2021年國(guó)慶期間，上海治臻推出新型碳涂層金屬極板產(chǎn)品

37、，在極板成本降低40%-50%的同時(shí)，還將金屬板燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)期壽命延長(zhǎng)至2萬(wàn)小時(shí)以上。生產(chǎn)規(guī)模套/年1000100003000080000100000500000材料成本3.643.583.553.553.553.55制造成本10.603.492.792.702.652.65工具成本1.100.830.780.750.730.73涂層成本9.461.751.601.351.291.24總和24.809.648.718.358.218.16表11：金屬雙極板成本構(gòu)成資料來(lái)源：美國(guó)能源部；單位：美元/kW表12：公司2019-2021年主營(yíng)業(yè)務(wù)成本構(gòu)成項(xiàng)目2021年度2020年度2019年度金額占比金額占比金額占比直接材料7,648.6148.01%1,803.8337.59%223.2614.84%直接人工2,372.4514.89%695.2114.49%156.4410.40%制造費(fèi)用5,870.4636.85%2,290.8847.74%1,124.7274.76%運(yùn)輸費(fèi)用38.7