2021年中国燃料电池零部件市场现状与发展趋势分析 国产化进程将不断加速【组图】

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20 时佳 • 2021-06-01 14:20:29  来源:前瞻产业研究院 E17503G0

燃料电池的电堆是燃料电池系统的核心,主要由膜电极(由催化剂、质子交换膜、气体扩散层组成)与双极板构成。随着政策的大力扶持和产业化进程的加速,我国国产燃料电池零部件产业链已经建立,技术水平有显著提升。

燃料电池系统将化学能转化为电能

燃料电池系统是用燃料电池模块通过电化学过程将反应物(燃料和氧化剂)的化学能转化为电能(直流或交流电)和热能的系统,主要由燃料电池模块、氢燃料供应与处理系统、氧化剂处理系统、增湿系统、通风系统、水管理系统、热管理系统、功率调节系统及自动控制系统等组成。

图表1:燃料电池系统示意图

燃料电池电堆成本占比最大

燃料电池由燃料电池组和辅助系统组成。燃料电池的电堆是核心部件,它将化学能转化为电能。燃料电池系统除电堆外,还有四个辅助系统:供氢系统、供气系统、水管理系统和热管理系统。

从成本来看,燃料电池系统中最核心的部分是燃料电池电堆,其成本占比接近50%。在燃料电池电堆里面,催化剂占据非常重要的位置,成本比重达到51%。燃料电池电堆催化剂主要为铂金属,且国内用量远远高于国外,成本高昂,成为制约燃料电池发展的巨大瓶颈。其次是双极板,成本占比达到24%。

图表2:燃料电池成本构成(单位:%)

燃料电池电堆的核心零部件包括膜电极和双极板

燃料电池核心部件主要包括电堆及其核心部件、辅助系统等,其中电堆作为燃料电池系统的核心组成部分,对燃料电池发动机的关键性能和成本具有较大的影响。

电堆被称之为燃料电池发动机系统的心脏,是燃料电池发动机的动力来源,其主要由多层膜电极与双极板堆叠而成。电堆的研发和生产具备较高的技术壁垒。

膜电极是燃料电池发生电化学反应的场所,由质子交换膜、催化剂与气体扩散层结合而成,是燃料电池电堆的核心部件,对电堆的性能、寿命和成本具有关键影响。目前,国产膜电极关键技术指标接近国际先进水平,但在专业技术特性、产品实现能力、批量化生产工艺方面还存在差距。

双极板为正反均带有气体流道的石墨或金属薄板,被置于膜电极两侧,起到支撑机械结构、均匀分配气体,进行阴阳极反应、导热、导电的作用,其性能优劣将直接影响电堆的体积、输出功率和寿命。

目前,国内能够独立自主开发电堆并经过多年实际应用的企业,主要包括新源动力、亿华通等,另外,一些新兴的燃料电池企业通过获得国外技术授权、成立合资公司等方式生产燃料电池电堆。

图表3:燃料电池的电堆示意图

我国燃料电池零部件技术状态有大幅提升

经过政策的大力扶持和产业的研发投入,我国燃料电池功率密度、冷启动温度、寿命以及最高效率等指标均有大幅度改善,国产燃料电池零部件产业链已经建立,系统集成能力大幅增强,头部企业正在形成。

图表4:2015年和2020年我国燃料电池零部件技术状态对比

燃料电池核心零部件国产化进程将不断加速

2021年是“十四五”开局之年,“碳中和”、“碳达峰”成为我国“十四五”污染防治攻坚战的主攻目标。从政策规划目标及产业化进程来看,我国燃料电池行业将进入高速发展期,对燃料电池零部件的需求会越来越多。

从技术和成本来看,质子交换膜的技术壁垒高、催化剂使用贵金属铂以及双极板加工工艺严格等因素使得燃料电池成本较高。未来,在技术的不断突破下,膜电极组件和燃料电池电堆的加工工艺不断改进,燃料电池电堆的成本有望显著降低。

从产业化水平来看,我国燃料电池零部件的国产化率会不断提升,国产零部件的竞争力会越来越强,国内燃料电池企业将迎来良好的发展机遇。

更多数据可参考前瞻产业研究院《中国燃料电池行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》,同时前瞻产业研究院提供产业大数据、产业规划、产业申报、产业园区规划、产业招商引资、IPO募投可研、招股说明书撰写等解决方案。

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