2022氫燃料電池行業(yè)研究報告

可以回收，不存在二次回清潔環(huán)保能量轉(zhuǎn)換效率可達50%-60%，如果考慮熱能轉(zhuǎn)換，能量轉(zhuǎn)由于氫燃料電池直接將氫燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，中間不經(jīng)過燃燒過程，可以回收，不存在二次回清潔環(huán)保能量轉(zhuǎn)換效率可達50%-60%，如果考慮熱能轉(zhuǎn)換，能量轉(zhuǎn)由于氫燃料電池直接將氫燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，中間不經(jīng)過燃燒過程，因而不受卡諾循環(huán)的限制，只要反應(yīng)物充足，可以不間斷對外供電。氫燃料電池優(yōu)點運動部件很少，維護簡單，費用低，適合做偏遠地區(qū)、環(huán)境惡劣以及特殊場合(如空間站運動部件很少，維護簡單，費用低，適合做偏遠地區(qū)、環(huán)境惡劣以及特殊場合(如空間站和航天飛機)的電源。生成物主要是水，不排放生成物主要是水，不排放有害氣體，而且90%以上 因為氫氣是最輕的氣體，易逃逸、因為氫氣是最輕的氣體，易逃逸、不聚集，不容易引起大面積的燃燒。高于火力發(fā)電和核電約可以通過多種途徑制氫?？梢酝ㄟ^多種途徑制氫。英國科學(xué)家威廉格羅夫發(fā)明了第一個燃料電池燃料電池首次應(yīng)用在NASA的阿波羅登月飛船作為輔助電源戴姆勒推出第一代現(xiàn)代燃料電池車NECAR1豐田在美國和日本推出了世界上第一個燃料電池混合動力汽車（FCHV）的租賃德國試運行了阿爾斯通公司制造的第一列氫燃料火車通用汽車推出了全球第一款燃料電池汽車Electrovan電池生產(chǎn)商巴拉德研制出第一輛使用質(zhì)子交換膜燃料電池的公交巴士固定式燃料電池被應(yīng)用于商業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)豐田推出了第一款商用燃料電池汽車明確提出推動家庭燃料電池的普及，并從2015年起逐漸將大量燃料電池導(dǎo)入市場2020年前將日本戶用燃料電池裝機量提高到140萬臺，2030年提高到530萬臺;全面加速氫燃料電池使用，修訂了技術(shù)標準與國際實現(xiàn)接軌2030年氫燃料電池商業(yè)化發(fā)電量達1GW，成本控制在17日元/千瓦時以內(nèi)；2050年燃料電池汽車全面普及，燃油車停售，發(fā)電容量增至15-30GW，成本降低到12日元/千瓦時技術(shù)開發(fā)戰(zhàn)略重點鎖定在燃料電池、氫制備與儲運及氫燃料發(fā)電相關(guān)產(chǎn)業(yè)確定了燃料電池、氫能供應(yīng)鏈，電解水制氫3大技術(shù)領(lǐng)域10個重點項目研發(fā)到2020年生產(chǎn)200萬輛燃料申池汽車(FCEV)的計劃電力必須有2%--5%來自可再生能源，如果是燃料電池，比例則要翻倍2040年氫燃料汽車累計產(chǎn)量增至620萬輛，氫燃料電池充電站增至1200個計劃租賃或買賣新能源車提供2000美元的補貼，包含氫燃料電池車2022年底實現(xiàn)氫燃料電池車保有量達50000輛，氫能物料搬運車50000輛；2025年，物料搬運領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)125000輛氫燃料車投運，各類氫燃料電池車20萬輛在路上行駛；2030年實現(xiàn)各類氫燃料車530萬輛要實現(xiàn)氫能技術(shù)的大規(guī)模出口，進行全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)研究，突破電解氫能生物生產(chǎn)方法、燃料電池等技術(shù)營域之一;在“3060”雙碳目標的催動下，2021年以來，在國家層面上有關(guān)氫能和燃料電池相關(guān)的政策持續(xù)加碼，推進氫能及燃料國家政策主要從戰(zhàn)略規(guī)劃、科技研發(fā)、行業(yè)管理及財稅優(yōu)惠等方面進行政策支持，重點支持方向為可再生能源與氫能技術(shù)、燃料電池關(guān)鍵零部件產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)及整車示范應(yīng)用。2022年3月23日，發(fā)改委發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》，作為我國首個氫能產(chǎn)業(yè)頂層設(shè)計規(guī)劃，《河北省氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十四五”規(guī)劃》《浙江省加快培育氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展《江蘇省“十四五”新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》《河南省加快新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展實施方案》《陜西省“十四五”制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃》■我國氫燃料電池的市場規(guī)模氫制取交通碳紙/碳布工業(yè)能源氫儲運建筑加氫站……氮氣匯流排儲氫瓶組氫制取交通碳紙/碳布工業(yè)能源氫儲運建筑加氫站……氮氣匯流排儲氫瓶組上游制氫：化石能源制氫為目前主流，電解水制氫最具主要制氫路徑及優(yōu)缺點對比化石能源制氫煤550元/噸9元/kg技術(shù)成熟儲量有限，制氫過程存在碳排放問題，需合成氨、合成甲醇、石油煉制天然氣3元/立方米27元/kg技術(shù)成熟提純及去除雜質(zhì)工業(yè)副產(chǎn)氫焦爐煤氣、化肥工業(yè)、氯堿、輕烴利用等/10-16元/kg成本低須提純及雜質(zhì)去除，無法作為大規(guī)模集中化的氫能供應(yīng)源合成氨、石油煉制電解水制氫商電0.8元/kWh谷電0.3元/kWh棄電0.1元/kWh48元/kg工藝過程簡單，制氫過程不存在碳排放尚未實現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用，成本較高結(jié)合可再生能源制氫；電子、有色金屬冶煉等對氣體純度及雜質(zhì)含量有特殊要求其他方式制氫核能制氫生物質(zhì)制氫光催化制氫水//合理利用核能發(fā)電廢熱技術(shù)不成熟/農(nóng)作物、藻類等原料//成本低氫含量較低/水//原料豐富技術(shù)不成熟/壓力/bar氣態(tài)儲氫高壓氣態(tài)儲氫約33800298技術(shù)成熟;結(jié)構(gòu)簡單;充放氫速度快;成本及能耗低;運輸方便體積儲氫密度低;安全性能較差技術(shù)最為成熟，目前主要應(yīng)用:普通鋼瓶;少量儲存;輕質(zhì)高壓儲氫罐;多用于氫燃料電池液態(tài)儲氫低溫液態(tài)有機液態(tài)約401單位體積儲氫密度大，單位質(zhì)量熱值高;遠距離輸運成本低;加注效率高;安全性相對較好氫液化能耗大；儲氫容器要求高大量、遠距離儲運，主要用于火箭低溫推進劑等航空航天領(lǐng)域;關(guān)鍵設(shè)備和系統(tǒng)仍依賴進口，民用成本過高，目前在運營的民用液氫工廠較少，且單套產(chǎn)能較少，多為示范應(yīng)用工程66.18-7.29-1常溫液氫純度高;單位體積儲氫密度大;運輸十分便利;安全性高成本高；能耗大；操作條件苛刻應(yīng)用少，仍處于技術(shù)攻關(guān)階段固態(tài)儲氫物理吸附儲氫金屬氰化物儲氫復(fù)雜氰化物儲氫直接水解制氫1298單位體積儲氫密度大，能耗低，安全性高，操作簡單，便于運輸技術(shù)不成熟；單位質(zhì)量儲氫密度低；充放氫效率低應(yīng)用少，仍處于技術(shù)攻關(guān)階段4129812984種儲氫技術(shù)各指標對比雷達圖上游運氫：與儲氫方式緊密相關(guān)，適宜不同應(yīng)用場景氫不同輸運方式的技術(shù)比較氣態(tài)儲運長管拖車規(guī)模較小，運輸距離較短300-40014.5管道運輸大規(guī)模用氫，應(yīng)用多領(lǐng)域-3.2液態(tài)儲運液氫槽罐車適合規(guī)模較大、長距離運輸，目前成本過高0.67000有機液態(tài)儲運槽罐車由于成本和技術(shù)問題尚未實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用200040-50固態(tài)儲運貨車儲氫密度高、運量大，技術(shù)難度大，尚處于研發(fā)階段4300-400燃料電池汽車燃氣/液化石油氣/煤油/甲醇 上游加氫：加氫站是重要基礎(chǔ)設(shè)施，迎來提速發(fā)展燃料電池汽車燃氣/液化石油氣/煤油/甲醇 加氫站工作原理 膜電極雙極板密封件集流板端板氫氣噴射減壓閥與尾排閥系統(tǒng)控制器DC/DC系統(tǒng)控制軟件燃料電池堆空壓機再循環(huán)泵與引射泵中冷器空氣過濾膜電極雙極板密封件集流板端板氫氣噴射減壓閥與尾排閥系統(tǒng)控制器DC/DC系統(tǒng)控制軟件燃料電池堆空壓機再循環(huán)泵與引射泵中冷器空氣過濾 去離子裝置膨脹水箱去離子裝置膨脹水箱散熱風(fēng)扇循環(huán)水泵節(jié)氣門與密封閥節(jié)氣門與密封閥根據(jù)電池所采用電解質(zhì)分類，燃料電池可分為七類。質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）是現(xiàn)階段國內(nèi)外主流應(yīng)用技術(shù)。膜電極（MEA）是質(zhì)子交換膜燃料電池的關(guān)鍵核心部件，由質(zhì)子交換膜（PEM）、催化劑（CL）和氣體擴散層（GDL）三大基礎(chǔ)部件構(gòu)成。膜電極的結(jié)構(gòu)設(shè)計和制備工藝技術(shù)決定了燃料電池的輸出性能、使用壽命以及反應(yīng)效率等，是燃料電池研究的關(guān)鍵技術(shù)。燃料電池的分類及技術(shù)狀態(tài)簡稱燃料種類氣工作溫度/°C催化劑鎳/銀鉑鉑鎳/鋁鎳/YSZ優(yōu)點缺點應(yīng)用領(lǐng)域用技術(shù)現(xiàn)狀《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》發(fā)展目標交換膜交換膜氣體擴散層雙極板膜電極組件電堆總成燃料電池系統(tǒng)W2.5/L450W2.5/L4505.00%4.00%65.00%5.00%4.00%65.00%12.00%12.00%空壓機增濕器水泵氧泵配件其他16.00%16.00%23.00%13.00%12.00%36.00%雙極板質(zhì)子交換膜催化劑氣體擴散層膜電極骨架-㎡＜2000/kW4-4-4.5/L90-90-%單堆功率電堆功率密度關(guān)鍵零部件國產(chǎn)化率系統(tǒng)集成度氫燃料電池的典型應(yīng)用場景技術(shù)路線應(yīng)用領(lǐng)域固定電源市場包括所有的在固定位置運行的作為主電源、備用電源或者熱電聯(lián)產(chǎn)的燃料電池，比如分布式發(fā)電及余熱供熱等。固定燃料電池被用于商業(yè)、工業(yè)及住宅主要和備份能發(fā)電。交通運輸市場包括為乘用車、巴士、客車、叉車及其他以燃料電池作為動力的車輛提供的燃料電池，例如特種車輛、物料搬運設(shè)備和越野車輛的輔助供電裝置等。便攜式電源包括筆記本電腦、手機、收音機及其他需要電源的移動設(shè)備。發(fā)展現(xiàn)狀固定能源應(yīng)用是目前最大的市場交通領(lǐng)域是氫燃料電池應(yīng)用發(fā)展的突破口。已有DMFC和PEMFC被應(yīng)用為軍用單兵電源和移動充電裝置上。成本、穩(wěn)定性和壽命將是燃料電池應(yīng)用于便巧式移動電源的所需要解決的技術(shù)問題。-電電-高低低電動汽車與氫能源汽車行業(yè)發(fā)展趨勢對比年 第一批三大城市2021年定位及示范目標“一核、兩鏈、四區(qū)”--- 3,0%160,4%160,4%公交客車,公路客車通勤客車1095,26%2602,61%工程特種車環(huán)衛(wèi)特種車2602,61%租賃乘用車燃料電池系統(tǒng)其他零部件燃料電池系統(tǒng)其他零部件電機、電控、動力電池系統(tǒng)車載儲氫系統(tǒng)燃料電池車的成本構(gòu)成8.00%8.00%9.00%20.00%63.00%燃油動力汽車燃油動力汽車氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展動力分析氫燃料電池汽車代表公司■億華通-U（688339.SH）公司營業(yè)收入、歸母凈利潤（億元）0.29