一、中國(guó)燃料電池車市場(chǎng)現(xiàn)狀分析

燃料電池車既有與燃油車相媲美的續(xù)航里程，同時(shí)充氫時(shí)間也僅需幾分鐘，比目前性能最好的特斯拉鋰電池電動(dòng)車性能要優(yōu)秀很多，價(jià)格上也是遠(yuǎn)低于特斯拉鋰電池電動(dòng)車。隨著技術(shù)的成熟和政策的支持，燃料電池即將走出產(chǎn)業(yè)發(fā)展探索期，迎來高速成長(zhǎng)期。

目前全球燃料電池車快速增長(zhǎng)，2015年投入運(yùn)營(yíng)的數(shù)量增速達(dá)到122%，計(jì)劃增加的數(shù)量增速達(dá)到198%。從占比看，乘用車最大，占據(jù)了80%左右的份額，產(chǎn)業(yè)化正在加速推進(jìn)。

全球燃料電池車增長(zhǎng)迅速（臺(tái)）

乘用車型燃料電池車占比最大

二、中國(guó)燃料電池行業(yè)概況

燃料電池（Fuel Cell）是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。它從外表上看有正負(fù)極和電解質(zhì)等，像一個(gè)蓄電池，但實(shí)質(zhì)上它不能“儲(chǔ)電”而是一個(gè)“發(fā)電廠”，所以一個(gè)完整運(yùn)作的氫能源汽車燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)由兩個(gè)核心部分組成，提供能量的燃料電池堆，以及支持燃料電池堆的運(yùn)作的輔助子系統(tǒng)。 “發(fā)電廠”燃料電池電堆的組成包括膜電極組件、雙極板、密封件和緊固件，其中膜電極又可以分為催化劑、膜材料和擴(kuò)散層。 輔助系統(tǒng)輔助子系統(tǒng)中最主要的就是供氫和供氧系統(tǒng)，包括空壓機(jī)、增濕器、氫氣循環(huán)泵、高壓儲(chǔ)氫罐等組件，另外還有水熱管理子系統(tǒng)及監(jiān)控子系統(tǒng)等。

構(gòu)燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)主要部件

燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)

燃料電池系統(tǒng)成本組成

燃料電池系統(tǒng)成下降曲線（$/KW）

目前市場(chǎng)上的燃料電池一共有5 種，分別是質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）、堿性燃料電池（AFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）和磷酸鹽燃料電池（PAFC）。其中AFC，PAFC，MCFC 屬于第1-3 代燃料電池，在市場(chǎng)上已經(jīng)逐步被性能更優(yōu)異的第4SOFC 和第5 代PEMFC 代替。其中SOFC 更適用于工業(yè)發(fā)電設(shè)備，目前主要用于分布式發(fā)電及余熱供熱，未來有望成為主力發(fā)電設(shè)備，而PEMFC 主要應(yīng)用在交通運(yùn)輸和一些固定式領(lǐng)域，是目前交通能源領(lǐng)域方面最備受矚目的燃料電池。從出貨量我們也可以看到，質(zhì)子交換膜燃料電池是增長(zhǎng)勢(shì)頭最猛同時(shí)也是占比最大的燃料電池類型。

PEMFC 正逐漸淘汰市場(chǎng)上其他燃料電池

PEMFC 雖然在性能上適合車用，但其成本仍然偏高。一個(gè)質(zhì)子交換膜燃料電池主要由膜電極組件（MEA）、雙極板和密封圈組成。而膜電極是其中關(guān)鍵部件組件，它由質(zhì)子交換膜、催化劑以及擴(kuò)散層組成。催化劑目前主要用的是鉑金，占燃料電池堆總成本的60%，這是PEMFC 成本居高不下的主要原因。

質(zhì)子交換膜燃料電池的構(gòu)成

倫敦現(xiàn)貨鉑價(jià)格（$/troz）

鉑金因?yàn)橄∮袃r(jià)格很難下降，08 年以來基本都在800-1800$/troz 之間浮動(dòng)。因而很多研究機(jī)構(gòu)和廠商希望通過減少其用量來降低成本。07 年之后燃料電池成本有較大幅度的下降主要?dú)w功于鉑的用量大幅減少，但12 年起鉑用量下降途徑也遇到瓶頸。

燃料電池堆的產(chǎn)業(yè)鏈主要由上游原材料商、中游組裝商和應(yīng)用方三部分構(gòu)成。全球眾多公司在開展相關(guān)業(yè)務(wù)，其中美國(guó)、日本、歐洲和加拿大實(shí)力比較強(qiáng)。

國(guó)內(nèi)方面，在燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈上的中國(guó)企業(yè)主要集中于產(chǎn)業(yè)鏈上游質(zhì)子交換膜燃料電池及相關(guān)組件的研制生產(chǎn)， 其中較出色的原材料供應(yīng)商有中科同力、貴研鉑業(yè)，三環(huán)集團(tuán)則是國(guó)內(nèi)優(yōu)秀的固體氧化物電池隔膜板供應(yīng)商。

國(guó)內(nèi)中游燃料電池系統(tǒng)集成商主要有大連新源動(dòng)力和上海神力科技。

燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)中不同于傳統(tǒng)以及鋰電汽車的主要組成部件是儲(chǔ)氫系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、增濕系統(tǒng)和氫氣回流泵。其中成本占比較高的是儲(chǔ)氫和供氣系統(tǒng)，是系統(tǒng)中比較重要的兩個(gè)部分。據(jù)DOE分析，儲(chǔ)氫罐對(duì)功率和規(guī)模的敏感性較低，成本基本穩(wěn)定在3400美元左右。供氣系統(tǒng)對(duì)電池功率的敏感性較高，功率加大成本也顯著增大，因此要滿足車用條件，成本會(huì)更高。

燃料電池輔助系統(tǒng)成本分析

三、燃料電池汽車行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)

燃料電池堆高成本的主要因素有3點(diǎn)：產(chǎn)量小、燃料電池系統(tǒng)復(fù)雜度高、材料昂貴。其成本降低主要有2個(gè)途徑，第一個(gè)就是在燃料電池堆技術(shù)上有所突破，減少特殊材料用量以及簡(jiǎn)化燃料電池堆系統(tǒng)，第二個(gè)是規(guī)模化。

在技術(shù)突破方面，取消和合并零部件是簡(jiǎn)化系統(tǒng)最有效的方式。以豐田Mirai為例，Mirai的燃料電池使用了新型電極，質(zhì)子交換膜的厚度減薄了三分之二，高價(jià)聚合物電解質(zhì)的用量也相應(yīng)的減少，并且通過優(yōu)化鉑鈷合金比，催化劑的性能提高了80%，催化劑的碳載體也由空心體改為實(shí)體，這使得鉑金催化劑只能附著于碳載體表面而不會(huì)進(jìn)入到內(nèi)部空心中，鉑的利用率提高為原來的兩倍，消耗量減少了三分之二。此外，Mirai的燃料電池系統(tǒng)取消了外部增濕器和氫氣稀釋器，高壓氫瓶數(shù)量減為2個(gè)，空壓機(jī)類型由渦旋式改為羅茨式，同時(shí)將進(jìn)氣閥和分流閥合并、排氣閥與調(diào)壓閥合并。這些技術(shù)創(chuàng)新大大降低了單位面積電極的材料成本。

在規(guī)模化方面，如果燃料電池車能夠像傳統(tǒng)汽油車零件一樣進(jìn)行批量化生產(chǎn)，那么燃料電池車的成本將大幅降低。根據(jù)美國(guó)能源部的測(cè)算，產(chǎn)量擴(kuò)大十倍后與2萬臺(tái)/年相比，整車成本將下降23%；同時(shí)電堆技術(shù)有突破和無突破相比，成本將下降23%； 兩者疊加帶來的成本下降將達(dá)到45%。