【H2】燃料电池传成本大降60% 万亿风口来了？
来源：中信证券研究
发布时间：2021-08-12
在新能源汽车领域，除了混动、纯电动汽车以外，还有一种氢燃料电池汽车，因为可以做到“零”排放。氢能被许多专家誉为是一种“终极清洁能源”。但和混动、纯电动汽车相比，我们现在在公路上能够看见的氢燃料电池汽车却寥寥无几。这种汽车和现有的新能源汽车在技术上有什么区别，它什么时候才能大规模走进我们的生活？氢能是最环保、最容易获得的能源，也被称为21世纪的“绿色动力”。在刚刚结束的东京奥运会上，不光奥运圣火的能源来自于氢能，而且运动员日常用车也采用了氢能源汽车。除了环保，氢能源汽车续航里程长、充气快，小车只要三分钟就可以充完，充完一次气可以跑六百公里。近些年来，我国的各大车企，也纷纷在氢能源汽车方向发力。在2020年北京车展上，东风、上汽、广汽都纷纷发布了自己的样车。很多机构预测氢能源有望开启下一个万亿级市场。
虽然各路资本已经疯狂涌入氢能领域，氢能源车的产业上下游也在积极投入，但氢燃料电池车的推动并不顺畅。根据中国汽车工业协会最新发布的数据显示，今年前5个月，燃料电池汽车产销分别完成188辆和207辆，同比分别下降47.3%和44.1%。究其原因，就是成本制约和配套未成规模，其中整车生产成本的制约尤为明显。
氢能源汽车里的燃料电池系统就如同燃油车里的发动机，是整车最核心的部件。一直以来，燃料电池系统中主要的关键部件膜电极、质子交换膜、气体扩散层、双极板的生产技术和核心工艺被国外高度垄断，如何实现技术突破、降低成本，成为我国科研团队一直努力的方向。
中国科学院大连化学物理研究所，是我国最早开展氢燃料电池研究的地方。作为动力源，燃料电池的性能、安全早就在上世纪航空航天等军工领域得到了充分验证。但一旦降维到民用汽车，成本就成了一个无法平衡的障碍。如果把燃料电池电堆比喻成一个人体的话，双极板就是人体的骨架，起到了支撑的作用，属于不可或缺的关键材料。一个功率为100kW的电堆需要400多片金属双极板。但在上个世纪90年代左右时完全依靠进口，动辄就要几十万甚至接近上百万元的天价，而如今依靠国内科学家的努力，现在100kW电堆上的双极板只需要5万元。通过几十年的努力，多项垄断技术被打破，国产双极板的功率密度，从第一代的不到2000瓦每升，到如今的4000瓦每升；寿命也从2000小时，做到了如今的1万小时。这些成果也都意味着成本在不断下降。电堆，可以看作是人的身体，是氢燃料电池汽车的核心中枢。新源动力的第四代电堆，是专门应用在商用车上的大型电堆。这家国内较早研发燃料电池的企业，当初一个普通的50kW的电堆就要150万人民币，而现在第四代电堆已经将成本压缩到了50万元。新源动力压缩成本的关键奥秘就在眼前的这台设备上。这台喷涂机正在对摆放好的透明薄膜上喷涂黑色的液体，看似像在进行喷墨印刷，其实这喷出的液体可不是普通的涂料，而是含有铂金的浆料。含有铂的催化剂是氢燃料电池最优的催化剂，可以更有效促进发电。但是铂，也就是大家最熟悉的白金，全球的总储量只有1.4万吨，如今在市面的价格一克400元左右。在5年前的技术状态下，这家企业生产一台100kW的燃料电池需要用到100多克铂金，也就是仅这一项成本就要40000多元，而随着他们的不断攻关和技术进步，现在生产一台相同功率的燃料电池所用铂金减少到了25克，只需要10000元就可以了。燃料电池电堆的另一个关键部件，负责隔绝有害物质，为电堆供气供养料的气体扩散层。在燃料电池中的作用就像人体中的肺，负责隔绝电堆中的有害物质，为电堆提供纯净的氢氧气。作为电堆中必不可少的关键材料，它占据了10%的成本。2018年以前，气体扩散层一直受到国外的技术封锁和垄断。直到2018年底，捷氢科技联合一家新材料企业不断进行研发，优化产品，如今他们已经迭代开发了10代产品。石伟玉介绍说，一台100kW电堆，扩散层用量大概在20平方米左右，按照目前进口的价格，600块到800块每平方米来算的话，预计需要12000元左右。而在国产化替代以后，成本预计可以下降30%—40%到8000元左右。
通过科研院所和众多企业的不懈努力，如今的燃料电池成本与五年前相比已经下降了60%，原来一台价值为150万元的100kW燃料电池系统价格现在只需要50万元。在毛宗强看来，未来，距离燃料电池车真正落地推广，走入寻常百姓家，不会太遥远。和现有的新能源汽车相比，氢能汽车在许多方面，尤其在环保上具有明显的优势。但目前氢能汽车在市场化发展上还面临着不少困难。其实类似这些困难，其它类型的新能源汽车在发展初期也遭遇过，突破这些困难，关键还是要依靠科技创新。近年来，通过科技人员的努力，氢燃料电池、氢内燃机的许多核心技术相继被突破，氢能汽车的成本也在逐步下降，我们相信，在宏观政策、科技创新的推动下，氢能源汽车产业将加速前行，未来，“氢”装出行值得期待。（来源：央视财经）质子交换膜下游应用广泛，主要应用于氯碱工业、燃料电池、电解水制氢与全钒液流电池储能系统。据测算，我国质子交换膜市场未来将由车用燃料电池市场主导，市场规模超百亿元。国内技术水平与国外尚存差距，但部分企业正在加速布局，有望实现高端突破。质子交换膜是有机氟化工产业链中技术难度大、附加值高的环节，其原材料为全氟磺酸(羧酸)树脂，在氯碱工业、氢燃料电池、电解水制氢气等领域中是必不可少的关键材料。历史上，全球质子交换膜基本由国外大公司生产，包括美国杜邦，日本旭硝子与旭化成等，我国质子交换膜行业长期处于国产空白状态，但是近年来有部分企业成功实现了国产化技术突破与批量生产。我国氯碱工业所用离子交换膜长期依赖进口，目前国产离子膜的渗透率仍不高。我国国产离子膜在综合性能及价格上仍在积极追赶国外产品，氯碱行业“十三五”规划中提出国产化离子膜的行业应用率达到30%的目标，国产离子膜存在广阔的市场替代空间，我们预计2030年国产离子膜渗透率为30，国产离子膜用量约7.65万平，市场空间为0.38亿元。质子交换膜是氢燃料电池中膜电极关键材料，直接影响着燃料电池的性能。我国氢燃料电池目前正处于商业导入期，我国《节能与新能源汽车技术路线图》提出2020、2025以及2030年燃料电池汽车发展目标为1万辆、10万辆以及100万辆，预计2030年将带来质子交换膜需求量约2640万平，市场空间可达132亿元。根据工信部指导编制的《节能与新能源汽车产业技术路线图》规划，我国将在2030年建设加氢站超过1000座，可再生能源制氢比例达到50%以上，我国氢源结构将产生剧烈变革。质子交换膜电解槽装机量快速启停，与可再生能源发电适配性优越，我们预计于2030年质子交换膜电解槽装机量约为20-25GW，所需质子交换膜用量约为95-170万m2，市场空间可达4.8-8.5亿元。全钒液流电池因其液流系统相比于目前主流的锂离子电池系统更加安全，受到国家政策支持。根据北极星储能网的数据及相关政府项目公示，我国目前全钒液流电池储能项目规模超过120MW，在建规模约110MW，按照目前建设规模约耗用15-20万m2质子交换膜，预计市场空间可达2.2~3.0亿元。（来源：中信证券研究）
