燃料電池—引領新能源行業的弄潮兒

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中報披露期剛過，A股減持潮又起。截至9月12日收盤，A股共披露376筆重要股東增減持公司股票行為，其中255筆為重要股東減持，涉及上市公司131家，減持股份的參考市值合計為44.16億元。121筆為增持，涉及上市公司73家，增持股份的參考市值為22.55億元。

上期我們主要介紹了燃料電池的發展及市場，本期將剖析全產業鏈發展情況。

剖析全產業鏈發展情況

氫燃料電池的上游是氫氣供應分為氫氣的產生、運送、充氣機三部分，是為燃料氫氣而準備的；中游是燃料電池系統主要是燃料電池組（電堆）和氫氣儲存設備及配件，電堆由雙極板、電解質、催化劑構成。

下游的應用板塊則包括了固定應用（電站、家庭應用）、交通運輸（運輸車、客車、軍事運用）和便捷式（家用或工業電子、軍事運用）三個重要領域。

電池系統量產後電堆成本佔比67%

燃料電池系統是燃料電池汽車的核心，由燃料電池堆和輔助系統組成，其成本約佔到整車成本的63%。燃料電池系統中電堆的成本達到了2/3, ，燃料電堆的成本約佔整個燃料電池車成本的41%，而其他的設備與傳統內燃機汽車的電動電控裝置相仿。

輔助系統：營造合適的工作環境。輔助系統主要包括供氫、供氧系統以及控制系統，為電堆提供合適的空氣、氫氣、溫度，並拉取合適的電流。空壓機的成本約佔燃料電池系統的15%，僅次於電堆，乘用車上成本5~10萬元，在眾多技術路線中，離心式空壓機在密度、效率、雜訊等方面綜合效果突出，是未來的主流發展方向。目前，全球主要的供應商有霍尼韋爾（Honeywell）、Opcon Auto Rotor、Vairex、Scroll 等。

燃料電池堆：燃料電池系統的心臟

燃料電池堆：燃料電池系統的心臟。燃料電堆串聯了上百個燃料電芯，單個燃料電芯主要是由雙極板（作用：氫氧供給的機構）和膜電極構成，膜電極主要是由質子交換膜、擴散層（碳纖維膜）、鉑催化劑組成。

電堆中的成本主要是催化劑+電極（46%）、質子交換膜（11%）、雙極板（24%）

質子交換膜是質子交換膜燃料電池（PEMFC）的核心部件，可理解為電池的電解質，直接影響電池的使用壽命。全球主要供應商有杜邦、Gore、Johnson Matthey、3M。最常用的是美國杜邦公司的Nafion質子交換膜，Nafion膜的成本在600美元/m2，相當於120美元/kW（用於乘用車）

質子交換膜：性能要求高，必須具有良好的質子電導率、低氣體滲透率、反應穩定性，足夠高的機械強度和結構強度。目前應用以全氟磺酸型膜為主，但生產難度高、成本高，未來發展趨勢可分為：一是與聚四氟乙烯(PTFE)的複合膜，能改善膜的機械強度和穩定性，降低膜的成本，同時較薄的膜還改善了膜中水的分布，提高了膜的質子傳導性能。二是尋找新的低氟或非氟膜材料。採用無機酸與樹脂的共混膜，可提高膜的電導率及工作溫度。

雙極板：目前主要有金屬雙極板、無空石墨雙極板、石墨/樹脂複合雙極板。其中，石墨雙極板導電性和熱導性比較好，但質地較脆；金屬雙極板的導電性和導熱性較好，但密度較大；石墨/樹脂複合雙極板的韌性較好，質量較輕。

催化劑：由於質子交換膜電池運行溫度數據中低溫，因此，用於提升氫氣和氧氣的反應速度，必須使用鉑系貴金屬，目前使用量在100g左右，由於鉑價格高昂，業界研發方向一方面嘗試減少鉑用量，另一方面也在努力尋找其他替代品。近年來鉑的用量已大幅減少。膜電極上鉑的負載量從10mg/cm2降到了0.02mg/cm2，鉑的負載量降低了近200倍，根據美國能源局目標，隨著燃料電池電堆技術的創新，未來質子交換膜電堆中鉑用量將有望降低至50g，而最終目標是將用量控制在20-30g與傳統燃油車鉑金屬使用量基本一樣。

同時，燃料電池非鉑催化劑的研究已經取得一定成果, 但如合成困難, 催化活性較低, 穩定性差等問題制約著其應用發展, 目前尚不能與傳統的Pt基催化劑相比。

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