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行業(yè)資訊：
3月15日下午，國務(wù)院新聞辦舉行吹風(fēng)會，就《政府工作報告》的83處修訂進行解讀。其中一條引起市場注意——"推動充電、加氫等設(shè)施建設(shè)"。這也是氫能源首次寫入《政府工作報告》。報告中，天風(fēng)證券分析師楊藻、楊星宇指出，2019年將成為燃料電池汽車商業(yè)化元年，未來燃料電池用系統(tǒng)在中國將主要應(yīng)用在商用車領(lǐng)域。
2月11日，中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟在京正式成立。隨著氫能應(yīng)用技術(shù)發(fā)展逐漸成熟，以及全球應(yīng)對氣候變化壓力的持續(xù)增大，氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在世界各國備受關(guān)注，氫能及燃料電池技術(shù)作為促進經(jīng)濟社會實現(xiàn)低碳環(huán)保發(fā)展的重要創(chuàng)新技術(shù)。聯(lián)盟的成立將推動國家級和地方"氫能及燃料電池應(yīng)用示范區(qū)"建設(shè)，促進我國氫能、燃料電池裝備制造及應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。
氫能產(chǎn)業(yè)是解決人類面臨的能源短缺、環(huán)境劣化等問題的解決方案，被冠以未來能源和終極能源之稱。隨著氫燃料汽車漸行漸近，發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)是人類能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的一條路徑。目前，世界各國紛紛啟動對氫能的研究和嘗試。在汽車行業(yè)，氫燃料電池汽車因其近乎為零污染的環(huán)保優(yōu)勢，受到各國政府、專業(yè)機構(gòu)和相關(guān)企業(yè)的關(guān)注。
一、 氫燃料電池市場發(fā)展與投資機會
"氫燃料電池汽車可能是未來商用車領(lǐng)域的最佳替代方案。"在之前召開的中國(嘉善)氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展與應(yīng)用論壇上，賽迪顧問高級分析師田澤普表示，根據(jù)國家對于氫燃料電池汽車的規(guī)劃，2020年電動汽車的補貼退出后，氫燃料電池汽車的補貼至少還將維持3-5年。同時，伴隨著近幾年氫燃料電池汽車技術(shù)的進步，以及成本的快速下降，氫燃料電池汽車未來的成本優(yōu)勢將會越發(fā)明顯，尤其是氫燃料電池商用車的發(fā)展未來可期。
據(jù)國際能源署(IEA)預(yù)測，到2025年，氫燃料電池車將占全球車輛的17.5%。在中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)高峰論壇上發(fā)布的《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告》(簡稱《報告》)提出，到2050年，氫能在中國終端能源體系中將至少達到10%，氫燃料電池汽車將覆蓋15%的乘用車和50%的商用車。
表1:氫燃料電池優(yōu)點
資料來源：天下財經(jīng)
根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2018年我國氫燃料電池汽車產(chǎn)量為1619輛，同比增長27%。其中，2018年1-11月產(chǎn)量增加平緩，12月生產(chǎn)數(shù)據(jù)達到1153輛，放量明顯，其中12月份生產(chǎn)的專用車多達876輛，預(yù)計這些車輛將在2019年實現(xiàn)銷售?？傮w來看，2018年國內(nèi)產(chǎn)出的氫燃料電池車仍以客車和專用車為主，其中客車710輛，專用車909輛。
圖1：2018年氫燃料電池汽車產(chǎn)量及占比
數(shù)據(jù)來源：中汽協(xié)
二、 氫燃料電池系統(tǒng)
產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)方面，氫燃料電池上游包含電池組件和氫能兩大類；電池組件包括燃料電池電堆、空壓機、水泵、氫泵、儲氫器、加濕器等，其中電堆又可劃分為雙極板、電解質(zhì)、催化劑、氣體擴散層。產(chǎn)業(yè)鏈中游是燃料電池系統(tǒng)的組裝部分。產(chǎn)業(yè)下游應(yīng)用主要有固定發(fā)電、交通運輸、便攜式電子以及包含軍事、航天在內(nèi)的特殊領(lǐng)域。
圖2：氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈
資料來源：天下財經(jīng)
車用燃料電池在整個產(chǎn)業(yè)鏈條中，我國已掌握大部分零部件的核心技術(shù)，但不少企業(yè)缺乏產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗。大部分國內(nèi)企業(yè)過去以采購海外原材料，國內(nèi)組裝、系統(tǒng)集成的模式在做。隨著生產(chǎn)經(jīng)驗的積累、國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈的完善，國產(chǎn)化部件的使用率也在增加。根據(jù)行業(yè)空間測算，價值量較高的環(huán)節(jié)包括：系統(tǒng)集成、電堆、膜電極、儲氫瓶和氫氣供應(yīng)。
表2：氫燃料電池各環(huán)節(jié)規(guī)模測算
數(shù)據(jù)來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究
燃料電池系統(tǒng)成本構(gòu)成中，假設(shè)年產(chǎn)量為50萬臺，催化劑、雙極板、質(zhì)子交換膜、空氣循環(huán)系統(tǒng)、氫氣循環(huán)系統(tǒng)、熱力管理系統(tǒng)分別占電池系統(tǒng)成本的24%、10%、5%、21%、5%、9%。
圖3：氫燃料電池成本構(gòu)成
資料來源：Strategic Analysis
質(zhì)子交換膜——全氟磺酸型膜為目前主流，復(fù)合膜、高溫膜、堿性膜是未來發(fā)展方向
質(zhì)子交換膜是燃料電池關(guān)鍵材料，其作用是在反應(yīng)時，只讓陽極失去電子的氫離子（質(zhì)子）透過到達陰極，但阻止電子、氫分子、水分子等通過，因而需要其具有以下幾個特性：（1）電導(dǎo)率高（高選擇性地離子導(dǎo)電而非電子導(dǎo)電）；（2）化學(xué)穩(wěn)定性好(耐酸堿和抗氧化還原能力)；（3）熱穩(wěn)定性好；（4）良好的機械性能（如強度和柔韌性）；（5）反應(yīng)氣體的透氣率低、水的電滲系數(shù)??；（6）可加工性好、價格適當(dāng)。
目前常用的商業(yè)化質(zhì)子交換膜是全氟磺酸膜，全氟磺酸型膜是目前燃料電池主要采用的膜材料，全球全氟磺酸型膜的供應(yīng)商集中于日本和歐美國家。
全氟磺酸膜有機械強度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、濕度大條件下導(dǎo)電率高等優(yōu)點，但是同時也存在缺點：溫度升高時會引起質(zhì)子傳導(dǎo)性變差、高溫時易發(fā)生化學(xué)降解、單體合成困難、成本高等。
復(fù)合膜是通過復(fù)合的方法來改性全氟型磺酸膜從而提升其耐高溫性和阻醇性。堿性膜對應(yīng)的燃料電池系統(tǒng)的工作環(huán)境為堿性，在這種狀態(tài)下催化劑選擇的范圍可以更寬泛，不僅限于鉑，還可以使用鎳和銀等；美國3M公司開發(fā)的一種新型PAIF高溫質(zhì)子交換膜，其某些特性參數(shù)已經(jīng)達到甚至超過2020年目標(biāo)。
根據(jù)行業(yè)空間測算，當(dāng)前該環(huán)節(jié)市場空間月 1.3 億元，未來年產(chǎn) 5 萬臺和 50 萬臺情景下，行業(yè)空間分別約為 10 億和 25 億。
圖4：質(zhì)子交換膜市場空間測算
數(shù)據(jù)來源：艾媒咨詢
催化劑——Pt/C是目前主流，超低鉑、無鉑是未來方向
催化劑是燃料電池的關(guān)鍵材料之一，催化劑作用于氫氣，使電子離開氫原子。目前燃料電池中常用的商用催化劑是Pt/C，由納米級的Pt顆粒（3-5nm）和支撐這些Pt顆粒的大比表面積活性炭構(gòu)成。
通過燃料電池衰減機制分析可知，燃料電池在車輛運行工況下，催化劑會發(fā)生衰減，如在動電位作用下會發(fā)生Pt 納米顆粒的團聚、遷移、流失等。針對這些成本和耐久性問題，研究新型高穩(wěn)定、高活性的低Pt或非Pt催化劑是目前熱點。許多研究著眼于提高Pt基陰極氧還原（ORR）催化劑的穩(wěn)定性、利用率、改進電極結(jié)構(gòu)以降低Pt 負載量，降低燃料電池成本。另一些研究專注于開發(fā)尋找完全可以替代鉑的、低成本的、資源豐富的非鉑ORR催化劑。
根據(jù)測算，在年產(chǎn) 1,000 臺、5 萬臺和 50 萬臺這三種情景下，催化劑的市場規(guī)模分別為 1.3、10 和 35 億元。
圖5：催化劑市場空間測算
數(shù)據(jù)來源：艾媒咨詢
極板——石墨板和金屬復(fù)合板兩條技術(shù)路線，兩條路線各有優(yōu)缺點
目前豐田 mirai 走金屬板路線，因為乘用車對集成度要求高，體積要盡量做?。粐鴥?nèi)商用車走石墨板路線，一方面目前成本更低，另一方面使用壽命長，更符合商用車需求。
極板的技術(shù)難點主要在于流道設(shè)計，對沖壓工藝、制造精度要求較高。極板制造本身難度不大，國產(chǎn)化難度不高，但在流道自主設(shè)計方面還有所欠缺。目前能夠自主生產(chǎn)的企業(yè)包含廣東國鴻、上海治臻、新源動力等。在 1,000 臺、5 萬臺和 50 萬臺這三種情景下，極板的市場空間分別為 0.75、5 和 25 億元。
表3：兩類極板對比
資料來源：高鋰電工
氣體擴散層——容易實現(xiàn)降低成本，規(guī)模化生產(chǎn)是發(fā)展重點
氣體擴散層位于流暢和催化層之間，主要作用是為參與反應(yīng)的氣體和生成的水提供傳輸通道，并支撐催化劑。因此，擴散層基底材料的性能將直接影響燃料電池的電池性能。氣體擴散層必須具備良好的機械強度、合適的孔結(jié)構(gòu)、良好的導(dǎo)電性、高穩(wěn)定性。
表4：不同氣體擴散層性能對比
資料來源：天下財經(jīng)
空壓機——離心式和雙螺桿空壓機是目前主流技術(shù)路線
車用燃料電池系統(tǒng)中的空壓機與傳統(tǒng)空壓機最大的區(qū)別在于，燃料電池系統(tǒng)中的空壓機不能有油，防止污染催化劑。另外，由于整個反應(yīng)裝置中對壓力波動有嚴(yán)格要求，所以葉片設(shè)計難度也較高。目前空壓機主流有兩條路線：離心式與雙螺桿式。
當(dāng)前國產(chǎn)空壓機與海外空壓機技術(shù)差距較大，但勝在價格優(yōu)惠，不少車用氣體循環(huán)系統(tǒng)中更傾向于用國產(chǎn)空壓機。當(dāng)前國內(nèi)代表性企業(yè)包含廣順、愛德曼、重塑科技，上市公司中雪人股份也一直在做相關(guān)領(lǐng)域的研發(fā)。在年產(chǎn) 1,000 臺、5 萬臺、50 萬臺三種情景下的市場規(guī)模分別為 0.3、7.5、25 億元。
圖6：空壓機市場空間測算
數(shù)據(jù)來源：艾媒咨詢
三、 氫燃料電池助力交通運輸
交通運輸領(lǐng)域——各國大力布局，市場起飛在即
交通運輸領(lǐng)域包括為乘用車、巴士/客車、叉車以及其他以燃料電池作為動力的車輛提供的燃料電池，例如特種車輛、物料搬運設(shè)備和越野車輛的輔助供電裝置等。燃料電池車相比傳統(tǒng)汽車，具有無污染、零排放、無噪聲的優(yōu)勢，相比電動車具有續(xù)航里程長，充氫時間段的有點，是目前關(guān)注度最高的應(yīng)用領(lǐng)域。
近來，不論是在廂式物流車、園區(qū)接駁車還是在城市公交車領(lǐng)域，一種以氫燃料電池為動力源的氫燃料汽車正在陸續(xù)突破技術(shù)關(guān)、成本關(guān)和商業(yè)模式關(guān)三大門檻，步入規(guī)?；痉哆\營階段，以氫燃料電池為主的商用車代表正在以實力見證，讓氫燃料商用車商業(yè)化運營成為現(xiàn)實。
圖7：氫燃料電池汽車示意圖
資料來源：公開資料
本文來源：天下財經(jīng)（北京）證券咨詢有限公司
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