墨烯或者纳米技术，将锂电池能量密度提高到300 wh/kg以上。而目前燃料电池系统能量密度达到350 wh/kg以上。 ➢ 锂电池充电时间长，燃料电池充氢时间短，增压压力足够，一般单次加氢5分钟内。 ➢ 目前燃料电池主要问题：成本高、循环衰减性能差、加氢站建设不足、大规模使用时的氢能来源等。
根据电解质不同，燃料电池分质子交换膜燃料电池（PEMFC）、熔融碳酸盐燃料电池、高温磷酸燃料电池 等。其中PEMFC综合性能最优，为目前产业化主流方向，车用燃料电池主要配套PEMFC电堆。
图2：全球燃料电池出货量（按电池类型记 WM）
AFC PAFC
SOFC 全球同比增长率
900 800 700
600 500 400 300
200 100
0 2014
2015
2016
PEMFC MCFC PEMFC全球同比增长率（%）
2017
2018f
140% 120% 100% 80% 60% 40% 20% 0%
图3：燃料电池领域研究专利成果分布
直接甲醇燃料电 池（DMFC） 16%
碱性燃料电池 （AFC） 5%
固体氧化物燃料 电池（SOFC）
35%
质子交换膜电池 （PEMFC） 38%
熔融碳酸盐燃料 电池（MCFC）
5%
磷酸燃料电池 （PAFC） 1%
1.2 详解燃料电池汽车核心部件：电堆为成本、技术核心
变 速 箱
电 附 件
车 身
双极 板
电堆 组装 调试
质子 交换 膜
燃料电池电堆
膜电极
催化 剂
催化 气体 剂酸 扩散 洗层
燃料电池 BOP
副垫 圈
膜电 极组 装
空 气 回 路
水 回 路
高低燃
温温料 回回回 路路路
控 制 器
传 感 器
其 它
1.2.1 膜电极：燃料电池技术核心
燃料电池膜电极是PEMFC电堆技术核心， 国内已有自主研发生产线
应用领 域
电动汽车、 移动电子 设备、无
人机
电动汽 车、公 共汽车
45-60%
＞200KW
大型发电 厂
35-40%
＞50KW
小型固 定供应
设备
50-65%
＜ 200KW
中大型 发电厂
45-60%
＞ 20KW
宇宙飞 船
1.1 质子交换膜燃料电池为主流方向，车用为主
燃料电池种类较多， PEMFC独占产量、专利大部分份额，为产业化主要方向
3.氢燃料电池仍处产业化早期阶段，政策为主要驱动力
4.主要风险
摘要
锂电池和燃料电池被视为两种清洁的车用供能方式而广受关注，但 两者存在本质区别。锂电池是储能器件，燃料电池是发电装置，作用类 似于发动机，需配套储氢罐（类似油箱）。
在车用场景中，燃料电池可解决锂电池里程焦虑，且燃料电池充氢 时间短，在重载、长距离场景中优势明显。但目前燃料电池仍存在成本 高、循环衰减性能差、加氢站建设不足等问题，仍处产业化初期阶段。
图1：燃料电池汽车成本构成
表1：燃料电池汽车成本构成
PEMFC DMFC MCFC
PAFC SOFC
AFC
电解质
工作温 度
质子交换 薄膜
-20-80℃
聚合薄 膜
20130℃
熔融碳酸 盐
620-660℃
高温磷 酸
200℃
固态陶 瓷
1000℃
氢氧化 钾
20-90℃
电能转 换率
功率
40%-60% 40% ＜250KW ＜1KW
• 燃料电池电堆是燃料电池汽车的成本、技术核心，其中 电堆的主要组成部分是膜电极（MEA）和双极板。其中 膜电极主要由气体扩散层、催化层和质子交换膜组成。
图4：燃料电池汽车核心技术体系
资料来源：华西证券研究所整理
图5：燃料电池汽车成氢 系 统
电 池 系 统
电 驱 动
燃料电池在目前市场上共有五种，各自有其合适的应用场景，而质子交换膜燃料电池（PEMFC）更加适合交通领域。是 启动温度低、比能量高、启动快、寿命长、应用最广的第五代燃料电池。PEMFC目前不仅占据出货量大头，短期市场份 额高，在研究专利成果数上也较有优势，未来发展潜力大。提升关键部件性能、降低成本是PEMFC未来方向。
2020年燃料电池行业分析报告
2020年2月
目录
contents
1.氢燃料电池产业链：PEMFC为主，车用为主要方向
1.1 质子交换膜燃料电池为主流方向，车用为主 1.2 详解燃料电池核心部件：电堆为成本、技术核心
2. 上游氢能产业链：制、储、运、加，有望先于下游发力
2.1氢气制备：我国氢能资源丰富，工业副产氢为主 2.2氢气储运：目前国内以高压储运方式为主 2.3氢气加注：加氢站建设有望先行爆发
• 燃料电池汽车以燃料电池为动力装置，配套储氢罐，通 过氢气在燃料电池内的电化学反应发电，具清洁无污染， 续航里程高等优势，是燃料电池的主要应用方向之一。
• 目前，燃料电池产业布局尚未完全，部分关键部件无法 规模化量产，部分技术与国外仍有差距，但整体发展形 势向好，国产化进程持续加速，未来有望与锂电池车形 成互补，构建新能源车体系。
我们判断，相对燃料电池核心部件及电堆、系统等环节，上游氢能 产业链有望先行发展。重点关注氢气储运、加注环节投资机会。
目录
contents
1.氢燃料电池产业链：PEMFC为主，车用为主要方向
1.1 质子交换膜燃料电池为主流方向，车用为主 1.2 详解燃料电池核心部件：电堆为成本、技术核心
1.1 质子交换膜燃料电池为主流方向，车用为主
燃料电池的核心是MEA组件和双极板。MEA作为化学反应的发生场所，是燃料电池汽车的动力心脏。 MEA是将两张喷涂有Nafion溶液及Pt催化剂的碳纤维纸电极分别置于经预处理的质子交换膜两侧，使催化剂靠近质子交 换膜，在一定温度和压力下模压制成。 技术方面：膜电极目前经历了两次热压 、CCM、梯度化、有序化共五次技术迭代，目前国际主流技术为CCM。 目前我国企业主要布局客车、专用车等车型电堆，乘用车电堆技术仍以海外垄断为主。国内装机也主要为客车。
燃料电池广受关注原因：0排放、无里程焦虑、加氢快 电和氢都是利于储存且没有污染的能源，锂电池和燃料电池被视为两种清洁的车用供能方式。 ➢ 两者本质区别:锂电池是储能器件，燃料电池是发电装置，作用类似于发动机，需配套储氢罐（类似
油箱）。 ➢ 燃料电池可解决锂电池里程焦虑：常用的磷酸铁锂为120wh/kg,三元材料180 wh/kg。远期计划通过石