氢燃料电池产业链分析.docx

氢燃料电池产业链分析产业链构成氢燃料电池是一种能够将储存在燃料（氢气）和氧化剂（空气中的氧气）中的化学能直接转换为电能的能量转换装置其基本工作原理就是电解水的逆过程。燃料电池的种类相当多而且分类的方式也各有不同常用的分类方式是按电解质性质不同加以区分有碱性燃料电池(AFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固态氧化物燃料电池(SOFC)。五类燃料电池输出功率范围、发电效率、优缺点、应用领域都不尽相同以及与传统内燃机、燃气轮机的对比详见图1和表1。图1燃料电池分类及其特征表1各类燃料电池特征与应用质子交换膜燃料电池是目前主流的燃料电池。从燃料电池各类技术产品出货情况来看2015年质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池、直接甲烷燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池以及磷酸燃料电池出货量占比分别为89.11%、7.54%、3.07%、0.14%和0.14%。从出货系统容量占比情况来看各类燃料电池出货容量占比分别为52.44%、18.40%、0.06%、22.05%和7.00%。可见质子交换膜燃料电池无论是电池数量还是发电容量上看都是主流的燃料电池技术。图22015年各类燃料电池系统出货占比及出货容量占比资料来源：E4tech产业链环节方面氢燃料电池上游包含电池组件和氢能两大类其中氢能在“氢能产业链分析”系列文章中已有分析不再复述；电池组件包括燃料电池电堆、空压机、水泵、氢泵、储氢器、加湿器等其中电堆又可划分为双极板、电解质、催化剂、气体扩散层。产业链中游是燃料电池系统的组装部分。产业下游应用主要有固定发电、交通运输、便携式电子以及包含军事、航天在内的特殊领域。图3氢燃料电池产业链参考文献：[1]ProfDavidHart.TheFuelCellIndustryReview2016[R/OL].E4tech[2016-11-19].http://www.fuelcellindustryreview.com/[2]ProfResearch.GlobalandChineseHydrogenFuelCellsIndustry.MarketResearch[2017-3].[R/OL].https://www.marketresearch.com[3]华泰证券.技术逐步成熟产业链爆发在即[R/OL].ISIEmergingMarketInformationService[2016-7-20].https://www.emis.com[4]国金证券.成本下降路径：国产化、规模经济和技术进步—燃料电池系列研究之PEMFC[R/OL].ISIEmergingMarketInformationService[2016-11-10].https://www.emis.com[5]海通证券.海外燃料电池公司梳理[R/OL].ISIEmergingMarketInformationService[2016-8-3].https://www.emis.com上游材料氢燃料电池产业链上游技术中除制氢、储氢、运输和加氢外还包括了电解质膜、催化剂、双极板、气体扩散层、空压机、水泵、氢泵等燃料电池的关键材料和部件。1质子交换膜--全氟磺酸型膜为目前主流复合膜、高温膜、碱性膜是未来发展方向质子交换膜是燃料电池关键材料其作用是在反应时只让阳极失去电子的氢离子（质子）透过到达阴极但阻止电子、氢分子、水分子等通过因而需要其具有以下几个特性：（1）电导率高（高选择性地离子导电而非电子导电）；（2）化学稳定性好(耐酸碱和抗氧化还原能力)；（3）热稳定性好；（4）良好的机械性能（如强度和柔韧性）；（5）反应气体的透气率低、水的电渗系数小；（6）可加工性好、价格适当。目前常用的商业化质子交换膜是全氟磺酸膜全氟磺酸型膜是目前燃料电池主要采用的膜材料全球全氟磺酸型膜的供应商集中于日本和欧美国家其中应用最广泛的是美国杜邦公司的Nafion系列膜。全氟磺酸膜有机械强度高、化学稳定性好、湿度大条件下导电率高等优点但是同时也存在缺点：温度升高时会引起质子传导性变差、高温时易发生化学降解、单体合成困难、成本高等。因此各机构也在研究其他类型的膜包括复合膜、高温膜、碱性膜等。复合膜是通过复合的方法来改性全氟型磺酸膜从而提升其耐高温性和阻醇性如美国Gore公司研制的Gore-select复合膜、大连化物所的Nafion/PTFE复合增强膜和碳纳米管增强复合膜等。碱性膜对应的燃料电池系统的工作环境为碱性在这种状态下催化剂选择的范围可以更宽泛不仅限于铂还可以使用镍和银等；美国3M公司开发的一种新型PAIF高温质子交换膜其某些特性参数