氢燃料电池产业链主要包括上游材料、中游集成和下游应用。
上游材料:
催化剂:在氢燃料电池中,催化剂主要作用于氢气,使其电子离开氢原子。目前常用的商用催化剂是铂碳(Pt/C),但由于铂的价格昂贵,低铂催化剂和非铂催化剂是当前的研究重点。主要供应商有日本田中贵金属、英国庄信万丰、比利时优美科等,国内的生产厂商包括贵研铂业、中自环保、中自科技等。
质子交换膜:其作用是在反应时阻止氢分子、电子以及水分子等通过,让阳极失去电子的氢离子透过而到达阴极。目前燃料电池主要采用的膜材料为全氟磺酸型膜,全球全氟磺酸型膜主要供应商集中于欧美以及日本等国,如美国杜邦公司的 Nafion 系列膜应用较为广泛。国内生产厂商包括东岳集团、东材科技、泛亚微透、万润股份等。
气体扩散层:主要作用是支撑催化剂,同时为电极反应提供气体、质子、电子和水等多个通道。气体扩散层生产的关键元素是碳纸选材,在全球范围内其供需呈现寡头格局,主要生产企业有加拿大 Ballard、日本东丽、德国 SGL、德国 Freudenberg、加拿大 Zenyatta 等。国内生产厂商包括通用氢能(未上市)、金博股份、江苏天鸟(未上市)等。
双极板:起到均匀分配气体、排水、导热、导电的作用,占整个燃料电池 60% 的重量和 20% 的成本。燃料电池常采用的双极板材料包括石墨双极板、复合双极板、金属双极板 3 大类。
储氢装置:高压气态储氢是目前发展最成熟、各厂商采用最多的储氢技术,其关键是储氢瓶。全球呈现出从 I 型储氢瓶到 IV 型储氢瓶的技术发展趋势。
中游集成:
燃料电池电堆:电堆是氢燃料电池的主体部分,主要由质子交换膜、电催化剂、气体扩散层、双极板、集流板、密封圈等零件组成,成本方面在系统中占比超过 60%,是决定氢燃料电池技术发展的主要方面。生产厂商主要包括亿华通、国鸿氢能、捷氢科技等。
辅助系统:为了维持电堆的正常工作,氢燃料电池系统还需要供氢系统、供气系统、水管理系统、热管理系统等外部辅助子系统的协同配合,对应的系统部件有氢循环泵、氢瓶、增湿器、空气压缩机等。
下游应用:
交通运输:这是目前氢燃料电池应用领域中关注度最高的,包括氢燃料电池汽车、船舶、电动自行车、电动摩托车等。其中,商用车是燃料电池主要的应用方向,整车厂商包括中国重汽、一汽解放、福田汽车、东风汽车、宇通客车等。
分布式发电:氢燃料电池分布式能源发电站适用于储能容量大、供电时间长的新能源储能、电网侧调峰等领域,且适用于热电联供的场合。
移动式电源:小于 5kW 功率等级的氢燃料电池主要作为笔记本电脑、手机、收音机及其他需要电源的移动设备的移动备用电源、应急供电及便携式电源等。
航空航天:氢燃料电池最早应用于航空航天领域,未来在该领域也有较大的发展潜力。
上游材料:
催化剂:在氢燃料电池中,催化剂主要作用于氢气,使其电子离开氢原子。目前常用的商用催化剂是铂碳(Pt/C),但由于铂的价格昂贵,低铂催化剂和非铂催化剂是当前的研究重点。主要供应商有日本田中贵金属、英国庄信万丰、比利时优美科等,国内的生产厂商包括贵研铂业、中自环保、中自科技等。
质子交换膜:其作用是在反应时阻止氢分子、电子以及水分子等通过,让阳极失去电子的氢离子透过而到达阴极。目前燃料电池主要采用的膜材料为全氟磺酸型膜,全球全氟磺酸型膜主要供应商集中于欧美以及日本等国,如美国杜邦公司的 Nafion 系列膜应用较为广泛。国内生产厂商包括东岳集团、东材科技、泛亚微透、万润股份等。
气体扩散层:主要作用是支撑催化剂,同时为电极反应提供气体、质子、电子和水等多个通道。气体扩散层生产的关键元素是碳纸选材,在全球范围内其供需呈现寡头格局,主要生产企业有加拿大 Ballard、日本东丽、德国 SGL、德国 Freudenberg、加拿大 Zenyatta 等。国内生产厂商包括通用氢能(未上市)、金博股份、江苏天鸟(未上市)等。
双极板:起到均匀分配气体、排水、导热、导电的作用,占整个燃料电池 60% 的重量和 20% 的成本。燃料电池常采用的双极板材料包括石墨双极板、复合双极板、金属双极板 3 大类。
储氢装置:高压气态储氢是目前发展最成熟、各厂商采用最多的储氢技术,其关键是储氢瓶。全球呈现出从 I 型储氢瓶到 IV 型储氢瓶的技术发展趋势。
中游集成:
燃料电池电堆:电堆是氢燃料电池的主体部分,主要由质子交换膜、电催化剂、气体扩散层、双极板、集流板、密封圈等零件组成,成本方面在系统中占比超过 60%,是决定氢燃料电池技术发展的主要方面。生产厂商主要包括亿华通、国鸿氢能、捷氢科技等。
辅助系统:为了维持电堆的正常工作,氢燃料电池系统还需要供氢系统、供气系统、水管理系统、热管理系统等外部辅助子系统的协同配合,对应的系统部件有氢循环泵、氢瓶、增湿器、空气压缩机等。
下游应用:
交通运输:这是目前氢燃料电池应用领域中关注度最高的,包括氢燃料电池汽车、船舶、电动自行车、电动摩托车等。其中,商用车是燃料电池主要的应用方向,整车厂商包括中国重汽、一汽解放、福田汽车、东风汽车、宇通客车等。
分布式发电:氢燃料电池分布式能源发电站适用于储能容量大、供电时间长的新能源储能、电网侧调峰等领域,且适用于热电联供的场合。
移动式电源:小于 5kW 功率等级的氢燃料电池主要作为笔记本电脑、手机、收音机及其他需要电源的移动设备的移动备用电源、应急供电及便携式电源等。
航空航天:氢燃料电池最早应用于航空航天领域,未来在该领域也有较大的发展潜力。