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投資聚焦

我國大力推動燃料電池車產業發展，電堆作為燃料電池車的動力核心是未來的重中之重，但目前燃料電池電堆製造成本依舊較高；因此，電極催化劑、雙極板、質子交換膜及氣體擴散層的規模化生產以及國產化是燃料電池車當前降本的重要路徑。

我們認為，在政策的推動下，燃料電池車產業鏈將快速發展，電堆製造企業及各組件提供商將最先受益；規模效應對於燃料電池成本降低效果顯著，能夠率先實現大規模生產的各組件供應商及電堆製造商將在該行業中取得先機。

（1）關注電堆各組件供應商——雙極板：石墨雙極板研發製造企業上海弘楓、上海弘竣、金屬雙極板研發製造企業上海冶臻新能源（上汽集團、富瑞特裝）；催化劑：貴金屬材料全產業鏈覆蓋並且和上汽集團合作進行催化劑開發研究的貴研鉑業、和清華大學合作進行催化劑開發研究的武漢喜馬拉雅；質子交換膜：和福特、奔馳等國際汽車廠商進行合作的國內質子交換膜研發製造企業東嶽集團；氣體擴散層：碳紙和碳布研發製造企業

（2）關注燃料電池電堆製造商——全球領先燃料電池製造商巴拉德和重卡產業鏈龍頭濰柴動力聯合設立的濰柴巴拉德（濰柴動力）、國內燃料電池技術研發和產業化先行企業神力科技、國內領先的燃料電池電堆和系統企業新源動力等。

1、產業發展初期，電堆攻堅時不我待

1.1、電堆——燃料電池車的動力核心

燃料電池車是一種使用氫燃料電池發電的新型電動車，它比傳統內燃機汽車效率更高，且只排放水蒸氣與熱量，同時又比鋰電動車具有更高的能量密度，是一種新型環保交通工具。燃料電池系統是燃料電池車的核心部分，為其提供了動力來源。在系統中，燃料（氫氣、氧氣）儲存的化學能，通過燃料電池轉化為電能。燃料電池系統可分為四部分：電化學反應系統、熱管理系統、水管理系統和電力系統。

電堆，即燃料電池電化學反應系統。在電化學反應系統中，反應物氫氣和空氣以一定的化學計量比進入燃料電池電堆中，反應生成電能和水。電堆決定了整個燃料電池的功率密度與淨功率，是整個燃料電池動力系統的核心部分。

目前，燃料電池車中應用最廣泛的是質子交換膜燃料電池，其電堆是由膜電極組件（MEA）、雙極板（BP）、密封墊片和端板組成。

1.2、降本迫在眉睫，規模效應首當其衝

2017 年豐田 Miria 的銷售價格為 57500 美元，美國能源部基於豐田 Miria 公開資料，對燃料電池車整車價格進行了拆分測算：

當生產規模達到 3000 套/年時

（1）燃料電池系統和儲氫系統成本為 22372 美元，其中燃料電池系統成本為 16204 美元（佔整車成本為 28.6%），儲氫系統成本為 6168 美元（佔整車成本約 10.9%）；

（2）燃料電池系統和儲氫系統的間接生產費用 3803 美元，佔總成本的 6.7%；

（3）汽車其他部件成本（包括電力牽引電機、逆變器、齒輪箱、滑翔機、再生制動系統和加熱，通風和冷卻系統等）為 17600 美元，佔總成本的 31.2%；

（4）市場營銷和保修費用為 8755 美元，佔比 15.5%；

（5）企業管理費用和利潤為 3940 美元，佔比 7.0%。

電堆是根據所需要的電池功率組裝一定數量的由膜電極與雙極板組件構成的單元。電堆成本很大程度決定了燃料電池系統的成本，進而影響整車成本，降低燃料電池電堆成本對於燃料電池車的推廣與應用至關重要，而規模效應、催化劑鉑負載量，雙極板材料等均是影響成本的重要因素。

上述影響因素中，在發展初期規模效應最為顯著，當年產量由 1 千套增加到1 萬套時，電堆成本可降低 65%。美國能源部估算了不同生產規模對單個燃料電池系統成本及電堆成本的影響：

（1）年產量為 1000 套時，燃料電池系統成本為 215 美元/kW，電堆成本為153 美元/kW ；當年產量達到 1 萬套時，系統成本降至 93 美元/kW，電堆成本降至 53 美元/kW，燃料電池系統成本降低 57%，電堆成本降低 65%；

（2）產量由 1 萬套/年增長至 10 萬套/年時，燃料電池系統成本與電堆成本分別可降至 59 美元/kW 和 31 美元/kW，分別降低 37%和 42%；

（3）產量由 10 萬套/年增長至 50 萬套/年時，燃料電池系統成本和電堆成本分別可降至 53 美元/kW 和 27 美元/kW，分別降低 10%和 13%。

目前全球範圍內燃料電池車的生產規模普遍不高，規模效應降本是當前主導方式，

1.3、各國"逐鹿"，計劃快速邁過產業初期

根據中國氫能聯盟發佈的《中國氫能源及燃料電池產業白皮書》，世界主要國家對於燃料電池電堆關鍵部件的技術研究已逐步取得一定進展，目前國際先進水平電堆功率已達到 3.1 kW/L，乘用車系統使用壽命可達到 5000 h，商用車使用壽命可達 20000 h。截至 2018 年底，全球氫燃料電池的裝機量超過 2090.5MW，乘用車銷售累計約 9900 輛，初步實現商業化應用。

（1）美國燃料電池乘用車保有量為 5899 輛，燃料電池動力叉車運營量超過23000 臺。美國是最早將氫能及燃料電池作為能源戰略的國家，目前已將氫能和燃料電池作為美國優先能源戰略，積極開展氫能及燃料電池的前沿技術研究，近十年對氫能及燃料電池給予的支持超過 16 億美元。美國在氫能及燃料電池領域擁有的專利數位居世界第二位，液氫產能和燃料電池乘用車保有量居全球第一。截至 2018 年底，全國燃料電池乘用車數量達到 5899 輛，全國燃料電池動力叉車運營量超過 23000 臺，多個州均在使用或計劃使用燃料電池客車，全年固定式燃料電池安裝超過 100MW，累計固定式燃料電池安裝超過 500MW。

（2）歐盟部署燃料電池乘用車約 1080 輛。歐洲將氫能作為能源安全和能源轉型的重要保障，2014-2020 年期間，歐盟燃料電池與氫能聯合行動計劃項目對氫能及燃料電池的研發推廣提供的資金支持預計將達到 6.65 億歐元。截至 2018 年底，歐盟部署燃料電池乘用車約 1080 輛。德國是歐洲發展氫能最具代表性的國家，於 2006 年啟動了氫能和燃料電池技術國家創新計劃（NIP），從 2007 至 2016 年第一階段共投資 14 億歐元，2017-2019 年第二階段工作計劃投資 2.5 億歐元，目前德國在全球氫能及燃料電池領域佔據領先地位，可再生能源制氫規模全球第一，燃料電池的供應和製造規模位居全球第三。

（3）日本燃料電池乘用車保有量已達到 2839 輛。日本作為高度重視氫能產業發展的國家，提出了"成為全球第一個實現氫能社會的國家"的目標，規劃了日本實現氫能社會戰略的技術路線。日本是全球擁有氫能和燃料電池專利數最多的國家，目前已經實現燃料電池車和家用熱電聯供系統的大規模商業化推廣。日本豐田推出的 Mirai 燃料電池車是目前全球銷量最大的燃料電池乘用車，佔全球燃料電池乘用車總銷量的 70%以上。截至 2018 年底，日本燃料電池乘用車保有量已達到 2839 輛，根據日本政府規劃，預計 2025年保有量達到 20 萬輛，2030 年 80 萬輛，2040 年實現燃料電池車的普及。

（4）韓國燃料電池乘用車保有輛約 300 輛。韓國政府自 2008 年以來持續加大對氫能技術研發和產業化推廣的扶持力度，先後共投入 3500 億韓元推進氫能及燃料電池技術研發，預計將在未來 5 年投入 2.6 萬億韓元，於 2030年進入氫能社會。2018年，韓國現代汽車正式發佈第二代燃料電池車Nexo，電堆最大輸出功率達到 95 kW，續航里程可達 800 公里。截至 2018 年底，韓國燃料電池乘用車保有約 300 輛，計劃保有量 2025 年 15 萬輛，2030 年63 萬輛，到 2040 年分階段生產 620 萬輛。

（5）中國燃料電池車年產量預計在 5 年內達到萬輛規模。由於商用車油耗與尾氣排放問題較乘用車更為嚴重，同時商用車的運行線路相對固定，對加氫站依賴性較乘用車低，因此未來燃料電池車在商用車領域的發展前景更為廣闊。現代汽車集團商用事業本部理事安廣鉉提及燃料電池商用車的開發方向時指出："新能源商用車根據用途和運行特性，中小型適合採用純電動，中型以上適合採用氫燃料電池動力。"國家信息中心副主任徐長明在 2018年舉辦的"第六屆中韓汽車產業發展研討會"上指出，"中國商用車領域需要燃料電池車，

根據 2016 年 10 月發佈的《節能與新能源汽車技術路線圖》，我國燃料電池車發展目標為 2020 年達到 5000 輛，2025 年達到 5 萬輛，2030 年燃料電池車輛保有量達到100萬輛。由於燃料電池車未來發展的主要目標為商用車，結合目前發展情況，可估計未來燃料電池車商用車與乘用車比例約為 4:1；根據目前國內外商用車與乘用車電堆功率，我們預計未來乘用車電堆功率約為 100kW，商用車功率約為 120kW。

我國燃料電池研發與產業化推動主要集中在質子交換膜燃料電池和固體氧化物燃料電池領域，自"十五"新能源汽車重大科技專項啟動以來，在國家一系列重大項目的支持下，我國燃料電池技術取得了一定進展。就質子交換膜燃料電池而言，膜電極、雙極板和質子交換膜等已具有國產化能力，但生產規模較小；電堆產業發展較好，但輔助系統關鍵零部件產業發展較為落後；系統及整車產業發展較好，配套廠家較多且生產規模較大，但大多采用國外進口零部件，對外依賴度高。

2、規模效應和技術突破是電堆降本的兩條路徑

2.1、實現規模生產後，催化劑成本由鉑材料主導

催化劑層是整個膜電極組件中最複雜的部分之一，它包括了燃料電池發生電化學反應、進行質子和電荷轉移所必需的組分，併為反應物氣體傳輸和液態水放電提供空間。

大規模生產情況下，催化劑成本由鉑的材料成本主導，因此如何降低貴金屬用量、提高催化劑效率一直是燃料電池研究的重點。燃料電池電極催化劑成本主要可分為：鉑原料成本、催化劑油墨的製造成本和將催化劑沉積到膜上的製造成本。當生產規模達到 10000 套/年後，催化劑成本主要由鉑的材料成本主導，因此，降低電極催化劑中鉑負載，或使用非貴金屬替代對於燃料電池車降本至關重要。

根據我們的測算，鉑邊際淨需求不會限制燃料電池車導入期發展，當燃料電池車數量達百萬量級時，鉑需求將快速增長。我們認為燃料電池車發展帶來的鉑需求應從兩方面考量，一方面，燃料電池車具有對當前乘用車，油氣式商用車具有替代作用：根據我國目前技術，單輛燃料電池乘用車耗鉑量約為40g，商用車耗鉑量約為 48g，而目前單輛柴油商用車尾氣淨化裝置所需鉑量約為 5 g，雖然燃料電池車對鉑的需求量要遠遠高於柴油車，但隨著技術不斷進步，預期 2020 年我國催化劑負載將達到國際水平後，乘用車和商用車單車耗鉑量可分別降至 20g 和 24g。另一方面，我國催化劑的鉑負載量有望進一步下降：根據中國氫能聯盟發佈數據，我國目前燃料電池車催化劑負載量為 0.4g/kW，目前國際燃料電池車催化劑負載量為 0.2 g/kW，而隨著技術進步，電極催化劑鉑用量還將持續下降，目前鉑載量最低的為本田 Clarity燃料電池車，僅為 0.125g/kW，單車鉑耗量可低至 10g 左右，基本可達到產業化水平；至 2030 年，我國燃料電池車鉑負載量也有望降至 0.125g/kW。

燃料電池商用車耐久性與鉑負載量之間的平衡對其未來發展至關重要。影響電堆壽命的因素很多，其中電堆性能的下降是由鉑催化劑中毒、表面積減少或利用率降低等因素引起的，而高催化劑負載量會提高電堆的使用壽命。由於商用車通常要求更高的耐久性，而提高電堆的鉑負載量可以延長商用車的使用壽命，但會提高商用車成本並導致鉑需求量的大大增加。因此，如何平衡鉑用量與耐久性，是未來商用車後期發展的重要問題。

在膜電極組件中，電化學反應發生在需要三相邊界的催化劑層。燃料電池性能主要取決於催化劑沉積方法和催化劑油墨的性能，對於大規模生產，催化劑層的成本約佔電堆總成本的 30%以上；因此，催化劑沉積技術和催化劑油墨的配方決定了燃料電池的性能和成本，在不犧牲電極性能的情況下儘可能降低鉑催化劑負載量對於降低燃料電池電堆成本至關重要。

2.2、規模效應對雙極板降本體現在製造及塗層成本

雙極板在燃料電池電堆的質量、體積和成本中佔據著主導地位，因此，不斷提高雙極板製造技術對於減小燃料電池電堆質量與體積、降低燃料電池電堆成本具有重要意義。雙極板在燃料電池結構中主要有以下幾個基本功能：

（1）分離單個單元；（2）輸送反應氣體；（3）構成電流通路；（4）去除反應生成物水；（5）散熱；（6）固定燃料電池內部結構。

基於上述功能，雙極板應具有下列特性：

（1）高導電性（>100 S/cm）；（2）低滲透性（<2×10-6cm3/（cm2·s））；（3）高耐腐蝕性（<16μA/cm2）；（4）彎曲強度（>59 MPa）；（5）拉伸強度（>41 MPa）；（6）衝擊強度（>40.5μ/m）；（7）抗壓強度（>4200kPa）；（8）高導熱性（>10 W/(m·k）；（9）化學、電化學和熱穩定性；（10）低熱膨脹係數；（11）材料和加工成本較低等。

目前，根據材料可以將雙極板分為五類：

（1）無孔石墨雙極板；（2）塗層金屬雙極板；（3）聚合物-碳複合雙極板；（4）碳-碳雙極板；（5）多孔/泡沫金屬雙極板。

根據《節能與新能源汽車技術路線圖》，到 2020 年，我國燃料電池電堆比功率可達 2kW/kg，單車功率 100kW 的燃料電池車單車所需雙極板石墨/金屬質量為 50kg，商用車單車所需雙極板石墨/金屬的量約為 60kg，2025 年以後，燃料電池電堆比功率達到 2.5 kW/kg，則乘用車與商用車單車所需石墨/金屬雙極板質量分別可降至 40kg 和 48kg。根據我國未來燃料電池車發展情況預測，2020 年燃料電池車雙極板對石墨/金屬的需求量為 0.029 萬噸，2025 年需求量將為 0.232 萬噸，至 2030 年則將增長至 4.64 萬噸。根據中國炭素行業協會不完全統計，我國 2018 年石墨電極產量 65 萬噸。Ti、Al、Ni、不鏽鋼是世界各國最常研究的金屬雙極板材料，根據中國有色金屬工業協會數據，2018 年我國鋁產量為 3580 萬噸，鎳產量為 18 萬噸，中國特鋼企業協會不鏽鋼分會公佈的數據顯示，2018 年我國不鏽鋼粗鋼產量 2671 萬噸，根據攀枝花釩鈦產業協會的統計，2018 年中國共生產鈦精礦大約 420 萬噸。因此，燃料電池車雙極板材料帶來的石墨與相應金屬的邊際增量較小，不會導致大的價格波動。

目前奔馳、本田等燃料電池乘用車均使用金屬雙極板，且衝壓成型是目前最常見的金屬雙極板製造方法，美國能源部基於衝壓法制造金屬雙極板對雙極板成本進行了分析。規模化效應對雙極板材料成本無顯著影響，生產規模由1000 套/年提高至 10000 套/年時，製造成本和塗層成本會顯著降低。

目前使用最廣泛的是石墨雙極板與塗層金屬雙極板。

傳統的石墨雙極板具有導電性高、化學穩定性和熱穩定性好以及耐腐蝕等優點，而燃料電池的操作環境 pH 一般為 2~3，具有較強的腐蝕性，因此雙極板材料的耐腐蝕性至關重要。但由於石墨材料有著易碎、機械阻力小等特點，其加工成本較高，且石墨雙極板體積較大，因此更適合空間較大的商用車。

塗層金屬雙極板目前應用也十分廣泛，金屬塗層雙極板具有金屬材料的高導電率、高導熱性、高強度和低生產成本等優點。金屬雙極板具有體積更小的優點，更適合空間有限的乘用車的未來發展，但由於燃料電池的高腐蝕性運行環境，對金屬材料表面的塗層具有較高要求。

不同材料的雙極板適用的製造技術也不同，對於無孔石墨雙極板，最早使用的是模壓成型技術，近年來，諸如數控銑削等加工技術使得製造用於低功率和超低功率燃料電池的微型雙極板成為可能。對於塗層金屬雙極板，除了傳統的衝壓技術，冶金工業中使用的注射成型、熔模鑄造和紫外光刻等技術也被引入，數控銑削技術也被廣泛應用於塗層金屬雙極板流場通道的設計。

2.3、質子交換膜規模化效應顯著，需強化產業配套

在質子交換膜燃料電池中，催化氧化的質子被膜內的陰極吸引，同時，陽極產生的電子通過外部電路向陰極移動，質子與電子和陰極表面的還原氧結合產生水，電子通過外部電路傳導所產生的能量。在典型的質子交換膜燃料電池中，膜和電極的效率是一個關鍵因素，而高質子導電性是質子交換膜材料的重要特性。質子交換膜通常由分離良好的疏水和親水結構組成，疏水結構避免了過多的吸水，使膜的溶脹比較低，維持膜的機械穩定性；親水的硫酸基團則提供了足夠的導電通道，可以將質子從陽極帶到陰極，同時氣體燃料混合。

根據美國能源部 2020 年目標，性能良好的質子交換膜應滿足以下條件：（1）在 120℃下質子傳導性為 0.1S/cm；（2）最大氫氧交叉滲透電流為 2mA/cm2；（3）最小電阻為 1000Ω/cm2；（4）機械強度達到 2000 次循環；（5）化學穩定超過 500 小時。

早期的質子交換膜燃料電池由於使用磺化聚苯乙烯-二乙烯基苯共聚物膜，而具有成本高、壽命短的缺點。在 20 世紀 70 年代，全氟磺酸基膜（Nafion）代替了磺化聚苯乙烯-二乙烯基苯共聚物膜成為質子交換膜燃料電池的標準膜。

全氟磺酸基膜是目前質子交換膜燃料電池中應用最廣泛的電解質膜，因為其在水合狀態下具有較高的質子傳導率、熱穩定性、機械強度、化學穩定性和耐久性。全氟磺酸膜包括作為全氟乙烯基醚全氟磺酸封端基團的主鏈序列和側鏈的結晶四氟乙烯單體，高疏水性的全氟主鏈與高親水性的磺酸官能團相結合。在水存在下，疏水區和親水區被完全分離，形成雙連續的微觀結構，提高了質子導電性和物理化學性質。由於氟原子對磺化基團和 C-C 鍵有保護作用，全氟磺酸膜的氧化穩定性高，適合大多數燃料電池應用。在室溫水溶液條件下，常規全氟磺酸膜的質子傳導率為 0.07~0.08 S/cm。

全氟磺酸膜需要在低於 100℃的條件下工作，當溫度高於 100℃時，膜會迅速脫水，膜結構中的離子疇會坍塌，從而導致電導率顯著降低。目前大部分燃料電池的工作溫度低於 100℃，但這並不是最佳工作條件，因此，能適應高溫的質子交換膜有待進一步開發。

生產規模對質子交換膜的製造成本影響尤為顯著。質子交換膜的成本主要由三部分構成：（1）離聚物材料成本；（2）膨化聚四氟乙烯基板材料成本和（3）膜製造成本。材料成本和製造成本均受到生產規模的影響，當生產規模由 1000套/每年增長至 10000套/年時，

2.4、大規模生產是降低氣體擴散層成本的有效方法

在質子交換膜燃料電池中，氣體擴散層主要起到以下作用：（1）使反應物從流場通道移動並均勻分佈到催化劑層並去除生成物水；（2）為膜電極組件提供結構支撐；（3）導通雙極板與催化劑層之間的電流。因此，氣體擴散層的下列特性應滿足燃料電池運行要求：氣體和水蒸氣的擴散率和滲透性、孔隙率、導電性和導熱性、機械強度和耐久性。

目前最常用的氣體交換層材料為碳基材料，包括碳纖維紙（非織造）和碳布（編織）。碳基材料具有多孔結構，導電與導熱性好，能滿足燃料電池的運行條件與要求。目前碳紙與碳布的生產技術均較為成熟，不同性能與不同操作條件下的碳基材料均可在市場上獲得。碳紙是用熱固性樹脂浸漬碳纖維製成的，碳纖維在超過 2000℃的溫度下石墨化，以提高導電性和機械性能。而在碳布的製造過程中，由於碳纖維是編織的，所以不需要使用粘合劑，石墨化發生在碳紗的紡紗和編織之後。在燃料電池電堆中，以碳基材料做氣體交換層的一個主要優點為其具有可壓縮性，可以適應電池運行過程中發生的由於壓力和溫度變化以及水化引起的尺寸的變化。如前所述，碳布和碳紙具有不同的製造方法，因此具有不同的結構和性能。因此，它們在不同的操作條件和電池設計中表現出不同的性能。由於碳布和碳紙的結構差異，研究者通常認為，碳布在高溼度和/或高電流密度（潮溼條件下）下具有更好的除水性能，而在低電流密度下，碳紙具有更高的性能。

根據美國能源部與巴拉德的聯合研究項目，當氣體擴散層的年產量為 1000萬 m2/年（大約可供應 50 萬套燃料電池系統）時，

3、政策加速燃料電池產業國產化進程

3.1、國內催化劑技術與國外存差距，正在不斷縮小

美國能源部始終致力於降低燃料電池的鉑負載量，目前基本已經達到設定的2025 年的 0.125 mg/cm2的目標，同時基於目前鉑負載量數據，對 2030 年進一步降低鉑負載量提出了 0.088 mg/cm2的目標。

目前燃料電池催化劑國際市場主要被英國的 Johnson Matthey和日本的田中（本田 Clarity 催化劑的供應商）所壟斷。Johnson Matthey 是世界上第一個專門生產燃料電池膜電極組件的工廠，同時是世界上最大的鉑族金屬回收商，在貴金屬管理方面具有較大優勢。國內催化劑技術與國外的差距正不斷縮小，2015 年清華大學與武漢喜瑪拉雅開展校企深度合作，聯合開展燃料電池 Pt/C 催化的量產技術攻關，截止 2018 年，催化劑產能達到 1200 克/天的規模，可滿足 40 臺 36kW 燃料電池電堆使用。

3.2、石墨雙極板已實現國產化，金屬雙極板國內供應較少

石墨雙極板耐久性長，是目前質子交換膜燃料電池中應用最廣泛的雙極板材料，尤其普遍應用於商用車。目前石墨雙極板的國外主流供應商包括美國POCO、美國 SHF、美國 Graftech、日本 FujikuraRubber LTD、日本 KyushuRefractories、英國 Bac2 等。石墨雙極板目前國內已實現產業化，主要廠商包括上海弘楓、上海弘竣等。

相較於石墨雙極板，金屬雙極板可以降低厚度（<1mm），使電堆結構更加緊湊，因此功率密度更高，逐漸成為燃料電池乘用車的雙極板的主流材料。目前金屬雙極板的國外供應商主要包括瑞典的 Cellimpact、德國的 Dana 和Grabener、美國 Treadstone 等。目前國內金屬雙極板尚處於研發階段，供應商數量較少，上海治臻新能源裝備有限公司是我國第一家燃料電池金屬雙極板製造企業，開發了一系列金屬雙極板的成形、連接及測試工藝，形成了系統的金屬雙極板製造技術，建成國內首條完整的燃料電池金屬雙極板生產線。

3.3、國內質子交換膜技術已趨於成熟

目前燃料電池領域使用的最主要的質子交換膜為全氟磺酸膜，國際上知名的質子交換膜供應商包括美國杜邦 Nafion 膜、陶氏公司的 Dow 系列質子交換膜、Gore 公司的 Gore－Select 膜、3M 公司全氟磺酸膜、日本旭化成公司 Aciplex 膜和日本旭哨子公司的 Flemion 膜等，其中 Nafion 膜應用最為廣泛。

目前國內質子交換膜主要供應商為東嶽集團有限公司，該公司生產的 DF260型質子交換膜技術上已經成熟，目前膜厚度為 15μm，在開路電壓（OCV）條件下，耐久性可超過 600 小時，膜壽命可超過 6000 小時，循環次數可達2 萬次以上。東嶽 DF260 型質子交換膜已經可實現量產，2017 年產能為 20萬平方米。

3.4、國內氣體擴散層尚未形成產業化

氣體擴散層是目前燃料電池電堆中發展最成熟的部件，目前國際上氣體擴散層的主要供應商包括日本東麗、德國西格里（SGL）等，東麗是目前全球最大的碳纖維製造商，製造技術成熟，能很好地滿足導電性、疏水性及穩定性等各項基本指標。根據美國能源部規模效應分析，氣體擴散層生產成本受生產規模影響較大，擴大生產規模可有效降低氣體擴散層成本。但我國目前尚無大規模生產，上海河森公司可生產小規模碳紙與碳布產品。因此，提高國產碳紙與碳布性能，擴大生產規模對於降低燃料電池電堆成本至關重要。

3.5、新源動力和神力科技電堆製造在國內具優勢

目前電堆整體開發企業主要包括兩類，一種是汽車製造商自行開發電堆，如豐田、本田、現代等，另一類則為單獨供應燃料電池電堆企業，國際上以加拿大的巴拉德和 Hydrogenics 為首。目前國內自主開發並經過實際應用考驗的電堆開發企業以新源動力和神力科技為代表。

巴拉德是目前世界上燃料電池電堆技術最為成熟的生產商之一，為多種設備製造提供燃料電池電堆。經過 35 年產品開發，巴拉德形成並完善了燃料電池的核心組件——膜電極組件製造技術。具有批量生產能力，有利於降低燃料電池電堆成本，目前已向客戶提供了超過 320MW 的產品。FCVelocity–9SSL 是其在汽車燃料電池技術領域的產品，該產品具有功率密度高、耐久性好、對惡劣環境的耐受性好等優點。FCVelocity-9SSL 燃料電池電堆已應用於巴拉德的 FCVelocity 動力模塊中，為公交巴士和輕軌車輛提供動力。

目前新源動力已開發出第二代與第三代燃料電池電堆，第二代燃料電池電堆已通過國內多家大型汽車製造企業多種車型的裝車實驗驗證，第三代燃料電池電堆採用薄金屬雙極板，單個電堆額定功率已達到 70kW，體積功率由原來的 1.52 kW/L 提高到 1.91kW/L，逐漸向國際水平靠攏，性能更加卓越，適用於商用車與乘用車的應用。神力科技目前推出兩種燃料電池電堆，SFC-MD 系列主要應用於客車、乘用車、物流車、商用車等，已實現 9 米級客車的批量應用，SFC-HD 功率覆蓋範圍更高，主要應用於大型客車、有軌電車、重卡等商用車，已實現 12 米級客車的應用。目前我國國產燃料電池電堆在額定功率、功率密度等方面與國際水平尚有一定差距，未來發展需要進一步提高電堆額定功率，增大功率密度，減小燃料電池電堆的體積與質量。

4、投資建議

目前全球範圍內燃料電池車的生產規模普遍不高，規模效應降本是當前主導方式，後期則體現在技術與工藝上。根據美國能源部數據，電堆生產規模為1000 套/年時，燃料電池乘用車總成本約為 6.50 萬美元，燃料電池系統成本為 215 美元/kW，電堆成本為 153 美元/kW，當年產量增至 1 萬套時，系統成本降至 93 美元/kW，電堆成本降至 53 美元/kW，燃料電池系統成本、電堆成本分別降低 57%和 65%。當生產規模由 1 萬套/年增長至 50 萬套/年時，質子交換膜和氣體擴散層成本仍舊會隨著規模擴大而降低，但此時電堆成本主要由電極催化劑和雙極板的材料用量及價格決定，這與技術及工藝水平密切相關。

鉑邊際淨需求不會限制燃料電池車導入期發展，當燃料電池車數量達百萬量級時，鉑需求將快速增長。（1）鉑電極催化劑需求需綜合考慮：1）燃料電池用鉑對柴油商用車尾氣催化劑具有替代效應；2）電極催化劑鉑負載量將隨技術的進步而減少。根據我國規劃，2020/2025/2030 年燃料電池車數量將達到 5 千/5 萬/100 萬輛，我們進而基於商用、乘用車佔比 4:1、鉑負載量0.4、0.2、0.125g/kW，柴油商用車被替代且以尾氣催化劑 5 克/輛鉑用量假設進行測算，鉑淨需求增量（以 5 年為時間跨度）為 0.212 噸/0.960 噸/10.50噸。

作為燃料電池車的核心部分，燃料電池電堆製造企業及各組件提供商將最先受益；規模效應對於燃料電池成本降低效果顯著，能夠率先實現大規模生產的各組件供應商及電堆製造商將在該行業中取得先機；

（1）關注電堆各組件供應商——雙極板：石墨雙極板研發製造企業上海弘楓、上海弘竣、金屬雙極板研發製造企業上海冶臻新能源（上汽集團、富瑞特裝）；催化劑：貴金屬材料全產業鏈覆蓋並且和上汽集團合作進行催化劑開發研究的貴研鉑業、和清華大學合作進行催化劑開發研究的武漢喜馬拉雅；質子交換膜：和福特、奔馳等國際汽車廠商進行合作的國內質子交換膜研發製造企業東嶽集團；氣體擴散層：碳紙和碳布研發製造企業上海河森等；

（2）關注燃料電池電堆製造商

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