我国氢燃料电池行业现状分析：受到国家重点关注下游应用领域以商用车为主

2024-09-22 10:08

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一、氢燃料电池由燃料电池电堆及辅助系统组成，其中电堆为主体部分

观研报告网发布的《中国氢燃料电池行业发展现状调研与投资前景预测报告（2024-2031年）》显示，氢燃料电池是一种将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。氢燃料电池系统按结构来拆分主要包括燃料电池电堆及辅助系统。电堆是氢燃料电池的主体部分,成本方面在系统中占比超过60%。为了维持电堆的正常工作，氢燃料电池系统还需要供氢系统、供气系统、水管理系统、热管理系统等外部辅助子系统的协同配合,对应的系统部件有空气循环系统、氢气循环系统、增湿器等，占比37%。

氢燃料电池是一种将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。氢燃料电池系统按结构来拆分主要包括燃料电池电堆及辅助系统。电堆是氢燃料电池的主体部分,成本方面在系统中占比超过60%。为了维持电堆的正常工作，氢燃料电池系统还需要供氢系统、供气系统、水管理系统、热管理系统等外部辅助子系统的协同配合,对应的系统部件有空气循环系统、氢气循环系统、增湿器等，占比37%。

数据来源：观研天下数据中心整理

氢燃料电池电堆主要由双极板、膜电极、质子交换膜、催化剂和气体扩散层构成。在氢燃料电池的电堆中，电极上氢的氧化反应和氧的还原反应过程主要受催化剂控制。催化剂是影响氢燃料电池活化极化的主要因素，被视为氢燃料电池的关键材料，决定着氢燃料电池汽车的整车性能和使用经济性。膜电极成本约占电池总成本的50%，其中催化剂是成本的主要贡献者。

氢燃料电池电堆构成

构成	简介
双极板	双极板是电堆的核心结构零部件，起到均匀分配气体、排水、导热、导电的作用，占整个燃料电池60%的重量和～20%的成本，其性能优劣直接影响电池的输出功率和使用寿命。双极板材料目前主要是石墨双极板和金属双极板。
膜电极	膜电极是电堆的核心，类似于电脑里的CPU，决定了电堆性能、寿命和成本的上限。膜电极组件由质子交换膜、催化剂和气体扩散层（气体扩散层）组成。
质子交换膜	质子交换膜是质子交换膜燃料电池（PEMFC）的核心元件，以全氟磺酸膜为主，目前国产化进程提速。质子交换膜目前主流趋势是全氟磺酸增强型复合膜，质子交换膜逐渐趋于薄型化，有几十微米降低到十几微米，降低质子传递的欧姆极化，以达到更高的性能。
催化剂	催化剂是燃料电池的关键材料之一，目前燃料电池中常用催化剂是Pt/C，即由Pt的纳米颗粒分散到碳粉（如XC-72）载体上的担载型催化剂。受到资源和成本方面的限制，目前Pt的用量已经由10年前的0.8～1g/kW降低到目前的0.1～0.4g/kW。降低燃料电池电堆Pt用量的近期目标（2020年）是下降到0.1g/kW左右；长期目标是催化剂用量达到传统内燃机尾气净化器贵金属用量水平。
气体扩散层	气休扩散层（GDL）位于流场和膜电极之间，主要作用是为参与反应的气体和产生的水提供传输通道，并支撑膜电极。因此，GDL必须具备良好的机械强度、合适的孔结构、良好的导电性、高稳定性。

资料来源：观研天下整理

二、氢燃料电池发展受到国家重点关注，相关政策出台将推动行业持续发展

在中国能源转型和实现国家脱碳目标的过程中,汽车行业也在不断探索新的能源解决方案。其中氢燃料电池因其零排放、高效能、安全性高等优点而受到国家的重点关注。根据《氢能产业发展中长期规划（2021年-2035年）》，到2025年，中国企业有望掌握核心技术和制造工艺，预计燃料电池汽车保有量将达到约50000辆。此外，大力部署加氢站网络，并将可再生能源制氢量增至每年10万至20万吨。预计此类政策举措将推动氢燃料电池行业持续发展。

我国氢能源电池行业相关政策

时间	政策	主要内容
2024.07	《关于加快经济社会发展全面绿色转型的意见》	推进氢能“制储输用”全链条发展,建立健全氢能“制储输用”标准。
2024.02	《关于加快推动制造业绿色化发展的指导意见》	谋划布局氢能、储能、生物制造、碳捕集利用与封存(ccUS)等未来能源和未来制造产业发展。围绕石化化工、钢铁、交通、储能、发电等领域用氢需求，构建氢能制、储、输、用等全产业链技术装备体系，提高氢能技术经济性和产业链完备性。
2023.08	《新产业标准化领航工程实施方案(2023一2035年) 》	面向钠离子电池、氢储能/氢燃料电池、固态电池等新型储能技术发展趋势,加快研究术语定义、运输安全等基础通用标准，便携式、小型动力、储能等电池产品标准。
2023.07	《氢能产业标准体系建设指南(2023版)》	重点加快制修订氢品质检测、氢安全、可再生能源水电解制氢、高压储氢容器、车载储氢气瓶、氢液化装备、液氢容器、氢能管道、加氢站、加注协议、燃料电池、燃料电池汽车等方面的标准，打通氢能产业链上下游关键环节。
2023.01	《新型电力系统发展蓝皮书(征求意见稿)》	各行业先进电气化技术及装备水平进一步提升，工业领域电能替代深入推进，交通领域新能源、氢燃料电池汽车替代传统能源汽车。开展氢储运/加注关键技术、燃料电池设备及系统集成关键技术研发和推广应用。
2022.08	《加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划》	加快制氢、氢燃料电池电堆等技术装备研发应用,加强氢燃料电池关键零部件、长距离管道输氢技术攻关。
2022.06	《“十四五”可再生能源发展规划》	推广燃料电池在工矿区、港区、船舶、重点产业园区等示范应用，统筹推进绿氢终端供应设施和能力建设，提高交通领域绿氢使用比例。
2022.03	《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年) 》	重点推进氢燃料电池中重型车辆应用，有序拓展氢燃料电池等新能源客、货汽车市场应用空间，逐步建立燃料电池电动汽车与锂电池纯电动汽车的互补发展模式。积极探索燃料电池在船舶、航空器等领域的应用。
2021.12	《关于启动新一批燃料电池汽车示范应用工作的通知》	河北、河南省有关部门要切实加强燃料电池汽车示范应用工作组织实施，建立健全示范应用统筹协调机制，推动牵头城市人民政府不断提升示范应用水平，加快形成燃料电池汽车发展可复制可推广的先进经验
2021.10	《绿色交通“十四五”发展规划》	鼓励开展氢燃料电池汽车试点应用,积极探索油电混合、氢燃料、氨燃料、甲醇动力船舶应用。
2020.10	《2030年前碳达峰行动方案》	积极扩大电力、氢能、天然气、先进生物液体燃料等新能源、清洁能源在交通运输领域应用。
2020.10	《新能源汽车产业发展规划(2021 - 2035年)》	以纯电动汽车、插电式混合动力(含增程式)汽车、燃料电池汽车为“三纵”,布局整车技术创新链。攻克氢能储运、加氢站、车载储氢等氢燃料电池汽车应用支撑技术。
2020.09	《关于扩大战略性新兴产业投资培育壮大新增长点增长极的指导意见》	加快突破风光水储互补、先进燃料电池、高效储能与海洋能发电等新能源电力技术瓶颈，建设智能电网、微电网、分布式能源、新型储能、制氢加氢设施、燃料电池系统等基础设施网络。
2020.09	《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》	针对产业发展现状，五部门将对燃料电池汽车的购置补贴政策,调整为燃料电池汽车示范应用支持政策，对符合条件的城市群开展燃料电池汽车关键核心技术产业化攻关和示范应用给予奖励，形成布局合理、各有侧重、协同推进的燃料电池汽车发展新模式。