燃料电池专题：政策循序渐进，燃料电池产业有待腾飞

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1、国家政策循序渐进引导产业发展

氢燃料电池汽车具有动力性能高、加氢快、充电快、续航里程长、接近零排放等优点。从目前情况看， 促进燃料电池汽车商业化的关键是降低成本，包括电堆以及相关核心材料等。目前加氢站数量少制约了产 业发展，氢能储运技术以及燃料电池等终端应用技术方面与国际先进水平仍存在较大差距。

1、短期来看:展望 2019 年，2019 年有望正式实施“十城千辆”计划，通过提供财政补贴，计划用 3 年 左右的时间，每年发展 10 个城市，每个城市推出 1000 辆新能源汽车开展示范运行，在短期内，将通过政 策补贴的方式给予燃料电池产业快速发展的推动力。

2、长期来看:中国要达到商业化仍存痛点:其一是关键技术不成熟、未实现国产化，其二是制氢、 储氢、运氢、加氢站产业链发展和基础设施配套尚不完善。未来产业发展将走出分化行业，在技术进步中 具备优势的企业将快速成长。

1.1 政策将循序渐进引导支持燃料电池的发展

中国对于燃料电池发展支持处于循序渐进状态。我国从 2001 年就确立了“863 计划电动汽车重大专项” 项目，确定三纵三横战略，以纯电动、混合电动和燃料电池汽车为三纵，以多能源动力总成控制、驱动电 机和动力蓄电池为三横。近期随着燃料电池产业发展逐渐成熟，中国在燃料电池领域的规划纲要和战略定 调已经出现苗头，支持力度逐渐加大，政策从发展路线、产业规划和补贴扶持全方位支持燃料电池产业发 展。

多部委密集出台了支持氢能产业发展的政策。在产业规划方面，2014 年 9 月，科技部启动“十三五” 电动汽车科技规划制定，强调了发展燃料电池汽车的重要性，并计划在关键基础器件、燃料电池系统、基 础设施与示范三个方面加大研发和投入力度。2015 年 5月，国务院印发《中国制造 2025》，表示继续支

持电动汽车、燃料电池汽车发展，掌握汽车低碳化、信息化、智能化核心技术等。2016 年 11 月 29 日，《“十 三五”国家战略性新兴产业发展规划》提出系统推进燃料电池汽车研发和产业化。加强燃料电池基础材料 与过程机理研究，推动高性能低成本燃料电池材料和系统关键部件研发。加快提升燃料电池堆系统可靠性 和工程化水平，到 2020 年，实现燃料电池汽车批量生产和规模化示范应用。

1.2 政策规划发展路线明确

在发展路线方面，2016 年 10 月，工信部组织制定的《节能与新能源汽车技术路线图》明确提出，2020 年实现 5000 辆级燃料电池汽车应用，2025 年实现 5 万辆级的应用。2016 年 11 月公布的《中国氢能产业 基础设施发展蓝皮书(2016)》，明确了我国氢能产业基础设施在近期(2016-2020 年)、中期(2020-2030年)和远期(2030-2050 年)三个阶段的发展目标和首要任务，首次提出了发展路线图。

据《蓝皮书》规划，到2020年，我国加氢站达 100 座，燃料电池车辆达 1 万辆，氢能轨道交通车辆 达 50 列，行业总产值达 3000 亿元;到 2030 年，加氢站数量达 1000 座，燃料电池数量达 200 万辆，行业 总产值达 10000 亿元;到 2050 年，燃料电池数量达 1000 万辆，并在全国范围内建成与燃料电池车保有量 相匹配的氢能供给和利用基础设施网络，行业总产值达40000亿元。2016 年 12 月，国家发改委、能源局 联合印发《能源技术革命创新行动计划(2016—2030)》，将可再生能源制氢、氢能与燃料电池技术创新作为重点任务。

1.3 国家政策扶持仍是短期发展主要推动力

在补贴扶持方面，2019 年有望正式实施“十城千辆”计划，通过提供财政补贴，计划用 3 年左右的时间， 每年发展 10 个城市，每个城市推出 1000 辆新能源汽车开展示范运行。2020 年电动汽车的补贴退出后，氢燃料电池汽车的补贴至少还将维持 3 至 5 年。

1.4 商用车是燃料电池普及的突破口

目前的燃料电池在某些方面已经达到产业化条件，以美国为代表的国际先进水平燃料电池车辆寿命和 运营里程达到传统汽柴油车水准;成本快速下降，日韩燃料电池汽车预计 2025 年能达到传统内燃机车成 本水平。从全球来看，燃料电池的应用主要包括固定式电源、交通运输和便携式电源三大类领域。交通领 域应用的商业化进程正在加速，且交通运输领域成长性最强。2018 年，全球燃料电池约为 803.1MW， 2011-2018 年间复合增长率达 32.95%。

中国燃料电池乘用车尚处于试验验证阶段，商用车将成为突破口。目前中国燃料电池乘用车仅有概念车，未进行量产。中国燃料电池商用车经过多年研发已进入商业化阶段，多家车企推出了燃料电池商用车 产品，2017年《新能源汽车推广应用推荐车型目录》中仅有 3 款专用车、19 款客车入榜，而 2018 年增至 26 款专用车、60 款客车，专用车、客车车型数分别是 2017 年的 8.67、3.16 倍。2018 年中国燃料电池汽车 产销均完成 1527 辆，包括 1418 辆燃料电池客车以及 109 辆燃料电池货车，而国内商用车销量为 437.1 万辆，燃料电池汽车渗透率仅 0.03%，未来发展空间可观。

2 日美燃料电池发展行业领先

2.1 日本技术领先，美国军民两用

日本是全球推动燃料电池最积极的国家。其原因除日本重视环境保护之外，还与日本的化石能源匮乏 有关。早在 2009年，日本就发布了《燃料电池汽车和加氢站 2015 年商业化路线图》，其中明确了日本燃 料电池的商业化进程。2014 年，日本出台的《氢能/燃料电池战略发展路线图》明确了氢能三步走发展战 略:第一步从 2014 年到 2025 年推广氢能的适用范围，计划到 2015 年加氢站达到 100 座，从 2015 年到 2017 年之间实现燃料电池车和固体氧化物燃料电池的商业化，到 2030 年燃料电池装置使用量达到 530 万台; 第二步从 2020 年中期到 2030 年，计划全面实现以氢能发电并且建立大规模的氢能供应系统;第三阶段从 2040 年开始，计划全面实现制氢、运氢和储氢的零排放。

韩国对于燃料电池的研发分为四个阶段。分别为:第一阶段:2009~2012，主要开展研发与示范运行工作;第二阶段:2013~2020，商业化与市场渗透阶段;第三阶段:2021~2030，市场扩展阶段;第四阶段: 2030~ ，市场完全开发，基础设施健全。目前韩国燃料电池的发展处于第二阶段，商业化与市场渗透阶段。

美国燃料电池走军民两用路线。美国燃料电池的发展与日本不同。日本在民用居多，日本丰田的Mirai燃料电池汽车广为人知。美国燃料电池则朝着军用和民用两个方向发展。美国政府近年来大力支持包括燃 料电池在内的清洁能源技术的发展，美国能源部、各大州相继出台扶持政策，希望通过政府扶持的举措推 进燃料电池的普及。

2.2 中国燃料电池产业集群初步形成

中国氢能与燃料电池汽车七大产业集群初步凸显。中国的燃料电池技术应用起步较晚，较于国外有5-7年技术差距，但是现在也已经形成京津冀、长三角、珠三角、华中、西北、西南、东北等七个产业集群。 各大集群的产业链日趋成熟，示范运营车型数量进一步提升，意味着我国氢能与燃料电池汽车产业发展进 入商业化初期。北京、张家口、上海、武汉、苏州、广州等地纷纷出台产业扶植政策。张家口市提出在“五 大领域”加快布局氢能产业，武汉市首份氢能产业发展规划建议方案的出台，苏州市发改委公布了“市政府 办公室关于转发苏州市氢能产业发展指导意见(试行)的通知”等。

以燃料电池客车为“先头部队”的商业化逐步铺开。北京、张家口、郑州、抚顺、大同、上海、张家港、如皋、成都、佛山、云浮等城市，“氢能社会”已初见雏形。以北京地区为例，水木通达于 2018 年年初即投 运 60 辆燃料电池客车，在此基础上，10 月再推出 5 辆 UNDP 燃料电池公交车;张家口市从2018年 8 月 开始陆续投运 74 辆燃料电池公交车;佛山禅城70辆燃料电池公交车也已正式投入运营。随着燃料电池汽 车运营市场的扩大，整车企业对于燃料电池汽车的积极性更高。

随着七大产业集群形成，各地激励政策进一步明确，资本市场热度提升，关键零部件核心技术加速国产 化，产业链相关企业迅速发展，燃料电池汽车示范运营遍地开花，我国氢能与燃料电池汽车产业正在蓬勃 发展。

2.3 海外燃料电池应用已经初具规模

国外燃料电池应用更加成熟，不仅仅局限于商用，更是向军用方向发展。德国的212型 /214 型潜艇、 俄罗斯第五代常规艇、西班牙 S80 潜艇、法国“短鳍梭鱼”型潜艇均已使用或确定使用燃料电池+柴油机 动力型式。此外，日本防卫省也在研发潜艇燃料电池动力系统，很可能用于下一代潜艇。

2012 年，美海军研究实验室在“离子虎”无人机上试验了燃料电池，使用 550W 的燃料电池续航力 为 26 小时。若使用同等重量的蓄电池，则续航力仅为 4 小时;若换装液氢为燃料，续航力可达到48小 时。2017 年，美军为早期的“扫描鹰”无人机换装了燃料电池动力系统，将续航力从 8 小时提高至 10 小时，同时故障率降低至1/5。

海外已有多款燃料电池乘用车上市。目前海外已经上市的燃料电池汽车包括丰田Mirai 燃料电池汽车、本田 Clarity 燃料电池汽车、现代 ix 35 燃料电池版。美国通用汽车公司也与陆军装备司令部坦克机动车 辆研发与工程中心(TARDEC)联合研发了雪佛兰科罗拉多ZH2燃料电池汽车，用于夏威夷军事基地。 此外，戴姆勒、宝马、大众等车企也在研发车用燃料电池。

丰田 Mirai 于 2015 年上市，是最早开始商业化的燃料电池汽车，有出售和租赁两种销售模式，售价目前约 6 万美元左右(政府还会补贴约 2 万美元)，续航力约600 公里，性能媲美汽油车。若丰田 Mirai 燃料电池汽车至 2020 年的销量可达到预计的 30000 辆(2016 年特斯拉 MODEL S 年销量 38000 辆)， 则仅该型号带来的产值就达到 18 亿美元。

固定式发电主要用于备用电源。燃料电池的固定式发电应用包括发电站、家用热电联产系统、备用电 源等。备用电源主要为通信基站或发电站提供备用电力。从经济效益来看，燃料电池发电成本过高，用作 备用电源的前景更好。燃料电池发电站以美国、韩国发展最为迅速。韩国建成了多个燃料电池发电厂，其 中华城燃料电池园是目前世界最大的燃料电池发电站，配备21 座功率为2.8MW 的燃料电池(美国燃料 电池能源公司提供技术支持)，总功率达到59MW，可为13.5 万户家庭提供电力。家用热电联产系统从 城市煤气中制氢，由燃料电池发电，产生的热量用于加热水，可以不依赖电网独立运行。

3 我国燃料电池产业发展潜力巨大

3.1 降低电池成本是中短期推广燃料电池的关键因素

成本高企仍是目前大规模推广的主要障碍。目前燃料电池的成本远远高于锂离子电池及一般的燃油 车，燃料电池成本高的原因一方面是因为技术难度高，另一方面是量比较少，随着燃料电池量的增加，成 本逐步降低。其主要由燃料电池堆、空气供给系统、冷却系统、及氢气检测供给系统等成分构成，电极成本高昂的重要原因是其催化剂贵金属Pt。除催化剂和双极板之外，其他零部件都具有较强的规模效应，随 着燃料电池产量规模的扩大在燃料电池成本构成中占比不断缩小。

燃料电池的降本有两个途径，一是在成本结构中占比较高的部分如催化剂、双极板，降低这两者的成 本。关于催化剂方面主要是开发、利用少铂和发展替代的催化剂。二是在在技术性要求比较高的质子交换 膜和气体扩散层方面，实现技术突破。

3.2 加氢站建设是促进燃料电池大规模应用的关键

加氢站是给燃料电池汽车提供氢气的基础设施。自从2015 年开始，氢燃料汽车首次在加州销售，在 过去3 年里，加州有35 座加氢站向氢能源汽车提供加氢服务。截至目前，美国共有40 座加氢站在运营中， 计划2023 年将建设超过100 个加氢站。目前全球正在运营的274 座加氢站中，有106 座位于欧洲，101 座 位于亚洲，64 座位于北美，2座位于南美，1 座位于澳大利亚。而截止到2018 年底我国国内运行加氢站仅 有18 座，未来加氢站的普及和商业化运营将大大有助于促进燃料电池电动汽车的普及。

造成我国加氢站数量少的最大阻碍是加氢站建设的高昂成本。要建成一座加氢能力在200 公斤以上加氢站需要1000 多万元,高昂的成本已然成为了加氢站建设和发展的最大阻力。加氢站的关键设备及零部件 在我国还没本土化、自主化和批量化生产,也是加氢站建设成本高昂的重要原因之一。另外,我国现有加氢 站极少,难以形成规模效应,间接导致了加氢站建设成本居高不下。除了建设成本之外,土地成本也是制约加 氢站发展的重要因素。建设加氢站需要申请,而且只有申请商业用地才能在建成后公开运营,如果申请的是 价格相对较低的工业用地,建成的加氢站不能公开运营。

4 中国燃料电池进入产业化阶段

产业链环节方面，氢燃料电池上游包含氢能和电池组件两大类。氢能体系主要包括氢的生产、储存和 运输、应用三个环节;电池组件包括燃料电池电堆、储氢器等，其中电堆主要由双极板和膜电极组成，膜 电极又包括电解质、催化剂、气体扩散层。产业链中游是燃料电池系统的组装部分。产业下游应用主要有 固定发电、交通运输、便携式电子以及包含军事、航天在内的特殊领域。

1、产业链上游:氢燃料电池产业链上游技术中，除制氢、储氢、运输和加氢外，还包括了电解质膜、 催化剂、双极板、气体扩散层、空压机、水泵、氢泵等燃料电池的关键材料和部件。

2、产业链中游:是将上游的材料和部件进行组装，集成到燃料电池系统。燃料电池系统分为燃料电 池电堆和辅助子系统两大部分。其中燃料电池电堆中的核心材料分为膜电极(MEA)、双极板及其他部件。 辅助子系统包括了供氢子系统、供气子系统、水管理系统、热管理系统、探测器、系统控制等部件。

2、产业链下游:燃料电池最早因容量大的特点而首先应用于航天领域，随着技术的不断进步，氢燃 料电池也逐步被运用于发电和汽车。现如今，伴随各类电子智能设备的崛起以及新能源汽车的风靡，氢燃 料电池主要应用于三大领域:固定领域、运输领域、便携式领域。

4.1 燃料电池的类型与特征

燃料电池作为公认的高效、清洁的绿色能源装置，是内燃机的理想替代者。其中，氢能燃料电池被认 为是实现车辆使用阶段“零排放”、全生命周期“低排放”的重要技术路径。燃料电池按燃料来源不同， 可将其分为直接式、间接式和再生式三种。直接式燃料电池的燃料是液态或气态纯氢，不需要复杂的汽化 产生氢气的过程，但需要铂、金、银等贵重金属作催化剂。直接甲醇燃料电池也无须预先重整，可直接将 甲醇在阳极转换成二氧化碳和氢，但需要比纯氢燃料消耗更多的铂催化剂。 间接式燃料电池可将天然气、 甲烷、汽油、LPG、二甲醚等作为燃料，经过重整和纯化后转变为氢或富氢燃料气再供给燃料电池，为电 动汽车使用。再生式燃料电池可将燃料电池生成的水经适当的方法分解成氢及氧，再重新输送给燃料电池 进行发电。

4.2 氢燃料电池产业链上游材料——氢能

在氢气的制造方面，现以氯碱工业副产氢为主流，电解水制氢将成为终极决方案。目前我国氢气可由 化石燃料生产、水电解法生产和氯碱工业副产氢。化石燃料制造氢气要向大气排放大量的温室气体，对环 境不利。水电解制造氢气则不产生温室气体，但是生产成本较高。因此水解制氢适合电力资源如水电、风 能、地热能、潮汐能以及核能比较丰富的地区。现阶段氯碱工业副产氢是成本最低的氢气来源，未来电解 水制氢是主流。在现阶段，选择成本较低、氢气产物纯度高的氯碱工业副路线，已经可以满足下游燃料电 池车运营中对氢气的需求;天然气重整是欧美普遍采用的制氢方法，国内也广泛应用于化工行业;未来在 核电及可再生能源发电成本大幅降低的情况下，电解水制氢将成为终极决方案。

太阳能-氢系统，人类能源的希望。太阳能制氢分为直接制氢和间接制氢两种，直接制氢又分为热分 解法和光分解法。热分解法是指用太阳能的高热量直接裂解水，得到氢和氧。直接热解水为氢和氧的反应， 必须将水加热至3000°C以上，反应才有实际应用的可能，由于操作温度太高，在超高温条件下，除了热源 和材料问题外，如何分离产生的氢和氧也是难题。光分解法基于光量子可以使水和其他含氢化合物分子中 氢键断裂的原理，制氢包括许多途径，主要有光催化法和光电解法等。光催化过程是指含有催化剂的反应 体系，在光照下由于催化剂存在，促使水解制得氢气。光电解制氢，利用半导体电极的光化学效应制成太 阳能光电化学电池，以水为原料，在太阳光照下制造氢气。这些太阳能直接制氢方法目前尚处于基础研究 阶段。

对于氢气的储存和运输，气氢拖车运输是目前性价比最高的选择，未来液氢罐车是主流。运氢的方式 主要分为:气氢拖车运输、气氢管道运输和液氢罐车运输。拖车运输适用于将制氢厂的氢气送到距离不太 远而同时需求量不大的用户，前期投资不高;而管道运输入前期投入高，适用于大规模的输送;液氢罐车 的运输能力强但仍存在技术难点。从现阶段加氢站对运输距离(<500km，200km 为宜)和运输规模(10 吨/天)的需求来看，氢气最佳的运输方式仍是气氢拖车。

当前氢的存储和运输(包括压缩)费用占氢气售价的占比超过一半，若通过分布式制氢，将有效降低 运输成本。例如将大型的外供式加氢站建在大型的集中制氢基地附近，通过减少运输距离降低成本。据国 外媒体报道，Hexato Composites 已成为Resato International BV 的供应商，将为荷兰海牙的第一座加氢站提 供高压储氢罐组件。Resato 作为高压技术的行业领先者，正在与Shell Kerkhof&Zn 合作建立新的加氢站， 每15 分钟将为三个用户提供加氢服务。

撬装式加氢站是目前发展的重点。按照加氢站的不同形式分类，加氢站可以分为:固定式和移动式， 其中移动式加氢站又可以分为移动撬装式和加氢车两种，移动加氢站具有机动灵活、加注能力高、性能可 靠、使用简单方便的优点。这几种形式可以和站内制氢以及站外供氢的模式进行有机混合。例如，丰田在 澳洲推出 Mirai 时，也建设了移动式氢气加氢站，相当于半自动拖车，生产及压缩氢气，并输送至冷却的 储氢罐中。

4.3 上游材料燃料电池堆——膜电极组件

质子交换膜，燃料电池的核心元件。氢燃料电池产业链上游技术中，除制氢、储氢、运输和加氢外， 还包括了电解质膜、催化剂、双极板、气体扩散层、空压机、水泵、氢泵等燃料电池的关键材料和部件。 质子交换膜是燃料电池关键材料，其作用是在反应时，只让阳极失去电子的氢离子(质子)透过到达阴极， 但阻止电子、氢分子、水分子等通过，因而需要其具有以下几个特性:(1)电导率高(高选择性地离子 导电而非电子导电);(2)化学稳定性好(耐酸碱和抗氧化还原能力);(3)热稳定性好;(4)良好的机 械性能(如强度和柔韧性);(5)反应气体的透气率低、水的电渗系数小;(6)可加工性好、价格适当。

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，全氟磺酸膜有机械强度高、化学稳定性好、湿度大条件下导电率高等优点，但是同时也存在缺点:温度升 高时会引起质子传导性变差、高温时易发生化学降解、单体合成困难、成本高等。因此各机构也在研究其 他类型的膜，包括复合膜、高温膜、碱性膜等。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，由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。开 发低铂、高反应效率的 CCM 型薄催化层膜电极是目前质子交换膜燃料电池开发的重要技术方向。

催化剂--Pt/C 是目前主流，超低铂、无铂是未来方向。催化剂是燃料电池的关键材料之一，催化剂作用于氢气，使电子离开氢原子。目前燃料电池中常用的商用催化剂是Pt/C，由纳米级的Pt 颗粒(3~5nm)和支撑这些Pt 颗粒的大比表面积活性炭构成。质子交换膜燃料电池商业化进程中的主要阻碍之一是价格高 昂的贵金属催化剂，铂载量已大幅下降，超低铂或无铂是未来研究重点。燃料电池零部件的成本主要来源 于原材料与加工费用，美国Strategic Analysis 公司发布的报告显示，在目前技术水平下，加工成本主导的部 件(如质子交换膜、气体扩散层)的成本可通过规模化生产来降低，但材料成本占主导的催化剂难以通过量 产来降低成本。因此，减少铂的使用量才是降低催化剂成本的有效途径。

Pt 催化剂除了受成本与资源制约外，也存在耐久性问题，主要体现在稳定性上。通过燃料电池衰减机 制分析可知，燃料电池在车辆运行工况下，催化剂会发生衰减，如在动电位作用下会发生Pt 纳米颗粒的 团聚、迁移、流失等。针对这些成本和耐久性问题，研究新型高稳定、高活性的低Pt 或非Pt 催化剂是目 前热点。许多研究着眼于提高Pt 基阴极氧还原(ORR)催化剂的稳定性、利用率、改进电极结构以降低Pt 负载量，降低燃料电池成本。另一些研究专注于开发寻找完全可以替代铂的、低成本的、资源丰富的非 铂ORR 催化剂。

气体扩散层是容易实现降低成本的部分，规模化生产是发展重点。气体扩散层位于流畅和催化层之间，主要作用是为参与反应的气体和生成的水提供传输通道，并支撑催化剂。因此，扩散层基底材料的性能将 直接影响燃料电池的电池性能。气体扩散层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。通常气体扩散层由支撑层和微孔层组成，支撑层材料大多是憎水处理过的多孔碳纸或碳布，微孔 层通常是由导电炭黑和憎水剂构成，作用是降低催化层和支撑层之间的接触电阻，使反应气体和产物水在 流场和催化层之间实现均匀再分配，有利于增强导电性，提高电极性能。选择性能优良的气体扩散层基材 能直接改善燃料电池的工作性能。性能优异的扩散层基材应满足以下要求:(1)低电阻率;(2)高孔隙 度和一定范围内的孔径分布;(3)一定的机械强度;(4)良好的化学稳定性和导热性能;(5)较高的 性价比。由于炭材料的孔隙度较高，孔径可调，常常被用作制备气体扩散层，主要有炭纸、炭纤维布、无 纺布和炭黑纸，此外，也有的利用泡沫金属、金属网等来制备。工艺方面，气体扩散层所用炭纸初坯的制备方法可分为两种:湿法和干法。湿法造纸技术制备的扩散层用炭纸具有良好且均匀的大量孔隙，能够通 过调节酚醛树脂的量来控制孔隙率的大小，有利于加工成满足实际需求的炭纸。

目前全球碳纸/碳布生产厂家较少，供应商主要为日本东丽、德国西格里(SGL)集团、日本JSR、加拿大Ballard、台湾碳能等。东丽占据较大的市场份额，我国对碳纸的研发主要集中于中南大学、武汉理工大 学等高校。中国大陆气体扩散层量产技术还是空白，主要原因是气体扩散层的石墨化工序需要2000°C以上 的高温，但高温炉技术尚未掌握。

4.4 上游材料燃料电池堆——双极板

双极板中，石墨双极板最为成熟，金属双极板是未来方向。双极板，又叫流场板，是燃料电池的关键 组件之一，主要起到输送和分配燃料、在电堆中隔离阳极阴极气体的作用。双极板占整个燃料电池重量的60%，成本的13%。主要功能有:连接单体模块、分隔反应气体、收集电流、散热和排水等。其基体材料 需具有强度高、致密性好、导电和导热性能好等特点，材料的选择将直接影响燃料电池的电性能和使用寿 命。

石墨双极板目前最成熟，金属与复合材料双极板有较大发展空间。根据基体材料的不同，双极板可以分为石墨双极板、金属双极板和复合材料双极板，其中石墨双极板最早被开发使用，目前技术已经成熟， 并已实现商业化大规模应用了。金属双极板是替代石墨双极板的最佳选择，表面改性的多涂层结构金属双 极板具备较大的发展空间。金属双极板的机械性能、加工性能、导电性等都十分优异，易于批量化生产降 低成本。

4.5 中游材料供气子系统——空压机

空气压缩机:涡旋和双螺杆空压机是目前主流技术路线。空压机的作用是将常压的空气压缩到燃料电 池期望的压力,并根据电力需求提供相应的空气流量。空压机的种类很多，按工作原理可分为3 大类:容积 型(活塞式、螺杆式、涡旋式)、速度型(离心式、鼓风机)、热力型压缩机(喷射器)等。目前，车用 燃料电池使用的空压机主要是容积型空压机和速度型空压机。

螺杆式空压机的优点是压力/流量可以灵活调整、启停方便、安装简单;但其缺点是噪声大、体积大、质量重和价格高。涡旋式空压机也属于容积式机械，在容积式流体机械中容积效率较高，且压力与气量连 续可调，在宽的工况下都能达到较高的效率。涡旋机械可设计成压缩机--电机--膨胀机共轴的一体化结构型 式。但与离心式相比尺寸和重量较大。离心式空压机的价格相对便宜，质量和体积功率密度高，是目前燃 料电池用空压机的开发方向。但是离心式空压在偏离设计工况情况下性能下降严重。

4.6 氢燃料电池产业链——下游应用

燃料电池早在20世纪 60 年代就因其体积小、容量大的特点而成功应用于航天领域。进入 70 年代后， 随着技术的不断进步，氢燃料电池也逐步被运用于发电和汽车。现如今，伴随各类电子智能设备的崛起以 及新能源汽车的风靡，氢燃料电池主要应用于三大领域:固定领域、运输领域、便携式领域。从市场的观 点来看，燃料电池因其效率高、持久性好、无污染、环境适应性强的特质，既适宜用于集中发电，建造大、 中型电站和区域性分散电站，也可用作各种规格的分散电源、电动车、不依赖空气推进的潜艇动力源和各 种可移动电源，同时也可作为手机、笔记本电脑等供电的优选小型便携式电源。

固定式燃料电池系统的主要应用领域为通讯基站、大型热电联产、居民住宅热电联产及备用能源等。 固定式燃料电池行业正处于一个非常活跃的阶段，许多公司计划开发或安装固定式燃料电池系统，由于现 代社会对电力系统的稳定性及在自然灾害情况下电力的持续供应要求的增加，固定式燃料电池系统作为小 型发电及备用电源系统得以迅速的发展。固定式燃料电池系统主要供应商主要分布在美国、日本、澳大利 亚和欧洲。

交通运输领域包括为乘用车、巴士/客车、以及其他以燃料电池作为动力的车辆提供的燃料电池，例如 特种车辆、物料搬运设备和越野车辆的辅助供电装置等。燃料电池车相比传统汽车，具有无污染、零排放、 无噪声的优势，相比电动车续航里程更长，是目前关注度最高的应用领域。我国燃料电池车辆产业化应用 或将首先聚焦燃料电池大客车。

报告来源：广证恒生（分析师：潘永乐）

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