燃料電池行業(yè)深度報告

1、 燃料電池行業(yè)深度報告電堆系統及關鍵零部件國產化 報告摘要一、“十城千輛”政策啟動，燃料電池車產業(yè)化提速根據中國氫能源及燃料電池產業(yè)白皮書，氫能將成為中國能源體系重要組成部分，2050年能源 體系中占比約10%，氫氣需求量達6000萬噸，加氫站10000座以上，FCV產量達500萬輛/年，發(fā)展前景廣闊。根據中國政府網，截至2019年底我國累計推廣燃料電池汽車超過6500輛，加氫站超過50座。針對產 業(yè)存在的問題，2020年4月的完善新能源推廣政策中將購置補貼調整為選擇示范城市或區(qū)域，圍繞關鍵 零部件的技術攻關和產業(yè)化應用開展示范。示范為期4年，采取“以獎代補”方式對示范城市給予獎勵。從重卡的T

2、CO對比來看，燃料費用、購買成本是燃料電池重卡總擁有成本的主要增量成本，也是降本 的核心。氫燃料降本速度有望超預期。從行駛100km的燃料成本看，氫氣售價約60-70元/kg，公交車100KM需8 公斤約480-560元，用柴油約220元。據彭博財經預計，30年后全球氫氣需求量是現在的3-4倍，從2500 萬噸增長到8100萬噸.根據彭博財經預計，2030年以前PEM電解槽成本可降低至300美元/千瓦以下，在 風能與太陽能豐富的地區(qū)氫氣成本可降低至1.5美元/千克，足以與天然氣競爭。二、降本趨勢展望:燃料電池系統有望降至300元/kw根據中國氫能源及燃料電池產業(yè)白皮書，氫能產業(yè)發(fā)展遠期，將以可

3、再生能源發(fā)電制氫為主， 煤制氫配合CCS技術、生物制氫和太陽能光催化分解水制氫等技術成為有效補充。各地將結合自身資源稟賦，兼顧技術發(fā)展、經濟性以及環(huán)境容量，因地制宜選擇制氫路線。預計2050年平均制氫成本將不高于10元公斤。根據中國氫能源及燃料電池產業(yè)白皮書，氫能儲運將按照 “低壓到高壓” “氣態(tài)到多相態(tài)” 的技術發(fā)展方向，逐步提升氫氣的儲存和運輸能力，預計2050年儲氫密度達到6.5wt%。根據中國氫能源及燃料電池產業(yè)白皮書，預計2050年燃料電池系統的體積功率密度將達到 6.5KW/L，乘用車系統壽命將超過10000小時，商用車將達到30000小時。低溫啟動溫度將降至40C, 系統成本將從

4、2019年的8000元/KW降至300元/KW。三、關注電堆系統及關鍵零部件國產化機會2019年燃料電池產業(yè)產值為3000億元，根據中國氫能聯盟的預計，燃料電池產業(yè)2020-2025年產值達 到1萬億元、2026-2035年達到5萬億元、2036-2050年產值達到12萬億元燃料電池技術主要由堿性、磷酸、固體氧化物、熔融碳酸鹽和質子交換膜五種。當前我國的國產化 主要集中在固體氧化物和質子交換膜燃料電池領域。固體氧化物膜燃料電池與國外技術差距較大，且 尚未進行商業(yè)化。質子交換膜電池系統發(fā)展較好，膜電極、雙極板、質子交換膜等關鍵零部件已經具 備國產化能力。其中，電堆是單車價值量最大的環(huán)節(jié)，也是最先

5、國產化的環(huán)節(jié)。電堆系統具備國產化能力。（1）巴拉德為質子交換膜燃料電池全球龍頭：19年6月公布第8代高性能 燃料電池模塊FCmove-HD，獲得來自意大利、荷蘭多家公司的訂單。18年10月公布第8代高性能液冷燃 料電池堆FCgen-LCS。（2）新源動力目前開發(fā)至第三代質子交換膜燃料電池電堆模塊。膜電極是質子交換膜燃料電池的核心部件，是燃料電池內部能量轉換的場所。膜電極主要由質子交 換膜、催化劑層和氣體擴散層組成。根據DOE的測算，在大規(guī)模生產（50萬臺/年）的情況下，膜電極 占質子交換膜燃料電池成本的60%。國產膜電極性能與國際水平接近，但專業(yè)特性上（例如鉑載量、啟 停、冷啟動、抗反極等）與

6、國際水平還有一定差距，批量化生產工藝和裝備差距較大。雙極板：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。分為石墨雙極板、金屬雙極 板和復合材料雙極板三種。國內金屬雙極板處于試制階段，石墨雙極板小規(guī)模使用，缺少耐久性和工 程化。國外金屬雙極板技術成熟、完成實車驗證，石墨雙極板完成實車驗證。質子交換膜：作用是在反應時，只讓陽極失去電子的氫離子透過到達陰極，但阻止電子、氫分子、 水分子等通過。目前常用的商業(yè)化質子交換膜是全氟磺酸膜。復合膜、高溫膜、堿性膜是未來發(fā)展方 向。我國電堆質子交換膜性能與國際相當，產品處于中試階段。催化劑：促進氧化劑和氫氣的反應，使電子離開氫原子。質子交換膜燃料電池

7、均使用鉑貴金屬作為 有效催化劑，鉑資源的匱乏和高成本制約了燃料電池大規(guī)模商業(yè)化。超低鉑、無鉑催化劑是未來研發(fā) 方向。國內催化劑產品鉑載量高于國外，處于小規(guī)模生產階段。擴散層：由基底層和微孔層組成。基底層材料使用碳纖維紙、碳纖維織布及碳黑紙，起到支撐催化 劑層作用。微孔層是改善基底層孔隙結構的一層碳粉，作用是降低催化層和基底層之間的接觸電阻。 碳紙產品由幾個國際大廠壟斷，例如日本東麗、德國 SGL等，國產產品處于中試階段?？諌簷C是車用燃料電池發(fā)動機的“肺”，提供電堆反應所需的氧氣；空壓機主要由電機及其控制器、 空氣泵及輔助部件組成。國內已經完成30kw級實車驗證，國際一流水平已經完成100KW級實車驗證