行业洞察氢燃料电池产业化加速,国产化渗透

发展清洁能源，是改善能源结构、保障能源安全、推进生态文明建设的重要任务。氢的化学性质活泼，含量丰富，有着来源多样、清洁低碳、灵活高效、应用场景丰富等特点，被认为是未来终极能源的方向。我国作为全球最大的产氢国，具备大规模制氢、用氢的天然优势，大力发展以氢能为代表的新能源将有效推动我国能源的可持续发展，减少能源对外依存度，实现能源自主保障的战略目的。本报告从行业概况和主要产品、主要政策及法律法规、发展情况与趋势、竞争格局及主要企业基本情况和面临的机遇与挑战等角度出发，对氢燃料电池行业进行全面的解读和分析。01行业概况和主要产品1.氢燃料电池的定义与分类氢燃料电池是通过氢气和氧气的化学反应将化学能直接转换成电能的发电装置，实现氢能的移动化、轻量化和大规模普及，可广泛应用于交通、工业、建筑、军事等领域。只有燃料电池本体是不能工作的，必须有一套相应的辅助系统构成燃料电池系统。氢燃料电池系统为各核心零部件的集成，主要由电堆和系统配件组成。电堆是整个电池系统的核心，包括由膜电极、双极板构成的各电池单元以及急流板、端板、密封圈等；系统配件以空压机、氢气循环泵、储氢系统等为主。氢燃料电池主要可以按电解质类型分为以下类别：PEMFC（Protonexchangemembranefuelcell）：质子交换膜燃料电池采用可传导离子的聚合膜作为电解质，所以也叫聚合物电解质燃料电池(PEFC)、同体聚合物燃料电池(SPFC)或固体聚合物电解质燃料电池(SPEFC)。AFC（AlkalineFuelCell）：碱性燃料电池由法兰西斯·汤玛士·培根（FrancisThomasBacon）所发明，以碳为电极，并使用氢氧化钾为电解质。碱性燃料电池的电能转换效率为所有燃料电池中最高的，最高可达70%。PAFC（PhosphoricAcidFuelCell）：磷酸燃料电池使用液体磷酸为电解质，通常位于碳化硅基质中。其工作温度要比质子交换膜燃料电池和碱性燃料电池的工作温度略高，位于-℃左右，但仍需电极上的白金催化剂来加速反应。其阳极和阴极上的反应与质子交换膜燃料电池相同，但由于其工作温度较高，所以其阴极上的反应速度要比质子交换膜燃料电池的阴极的速度快。SOFC（SolidOxideFuelCell）：固体氧化物燃料电池是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置，是几种燃料电池中，理论能量密度最高的一种。被普遍认为是在未来会与质子交换膜燃料电池(PEMFC)一样得到广泛普及应用的一种燃料电池。MCFC（MoltenCarbonateFuelCell）：熔融碳酸盐燃料电池是由多孔陶瓷阴极、多孔陶瓷电解质隔膜、多孔金属阳极、金属极板构成的燃料电池，其电解质是熔融态碳酸盐。燃料电池按电解质分类表资料来源：融中研究整理2.氢燃料电池系统工作原理、结构燃料电池系统主要由燃料电池电堆、氢气供给系统、空气供给系统以及水热管理系统所组成。氢气供给系统与空气供给系统所提供的氢气与氧气在燃料电池电堆中发生化学反应，再通过膜电极将化学能转换为电能，膜电极通常由阳极气体扩散层、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层、阴极气体扩散层和边框层组成。DC/DC转换器将电能输出至汽车动力系统为燃料电池汽车提供动力。燃料电池系统空气供给系统主要由化学空滤器、空气压缩机及加湿器等组成，其中，空气压缩机是空气供给系统的重要组成部分，其功率消耗约为电堆总输出的20%-30%，性能直接影响燃料电池系统的效率、压缩比及噪声等一系列指标。目前，空气压缩机已经基本实现国产化，未来大功率、大流量且小体积的空气压缩机将成为发展的主流趋势。另外，由于质子交换膜需要充足的水分方可对氢质子进行运输，增湿器亦是空气供给系统中的关键部件，目前中国增湿器以进口为主，国产化率不足，对于增湿器的研究尚处于早期起步阶段。氢气供给系统主要由氢气循环泵、压力调节器等组成，其中，氢气循环泵是氢气供给系统的核心部件，主要作用为将电堆尾端排出氢气重新加压至电堆入口，以实现氢气的循环使用。目前中国氢气循环泵尚且处于研究阶段，与海外厂商技术差距较大，关键零部件目前依然以进口为主，雪人股份、德燃动力、凯瑞动力等目前基本完成氢气循环泵的研制。水热管理系统主要负责控制燃料电池电堆的工作温度，过高的温度将引起质子交换膜脱水，降低燃料电池寿命。资料来源：捷氢科技招股说明书燃料电池电堆是燃料电池系统的核心部件，是氢气和氧气发生电化学反应及产生电能的场所。燃料电池电堆及其相关零部件如金属双极板、质子交换膜、催化剂、膜电极是燃料电池系统行业产业链中最核心的环节和主要的成本构成部分，目前技术水平逐渐走向成熟且市场

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