一、氫燃料電池由燃料電池電堆及輔助系統組成，其中電堆為主體部分
觀(guān)研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國氫燃料電池行業(yè)發(fā)展現狀調研與投資前景預測報告（2024-2031年）》顯示，氫燃料電池是一種將氫氣和氧氣的化學(xué)能直接轉換成電能的發(fā)電裝置。氫燃料電池系統按結構來(lái)拆分主要包括燃料電池電堆及輔助系統。電堆是氫燃料電池的主體部分,成本方面在系統中占比超過(guò)60%。為了維持電堆的正常工作，氫燃料電池系統還需要供氫系統、供氣系統、水管理系統、熱管理系統等外部輔助子系統的協(xié)同配合,對應的系統部件有空氣循環(huán)系統、氫氣循環(huán)系統、增濕器等，占比37%。
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氫燃料電池電堆主要由雙極板、膜電極、質(zhì)子交換膜、催化劑和氣體擴散層構成。在氫燃料電池的電堆中，電極上氫的氧化反應和氧的還原反應過(guò)程主要受催化劑控制。催化劑是影響氫燃料電池活化極化的主要因素，被視為氫燃料電池的關(guān)鍵材料，決定著(zhù)氫燃料電池汽車(chē)的整車(chē)性能和使用經(jīng)濟性。膜電極成本約占電池總成本的50%，其中催化劑是成本的主要貢獻者。
氫燃料電池電堆構成
| 構成 | 簡(jiǎn)介 |
| 雙極板 | 雙極板是電堆的核心結構零部件，起到均勻分配氣體、排水、導熱、導電的作用，占整個(gè)燃料電池60%的重量和～20%的成本，其性能優(yōu)劣直接影響電池的輸出功率和使用壽命。雙極板材料目前主要是石墨雙極板和金屬雙極板。 |
| 膜電極 | 膜電極是電堆的核心，類(lèi)似于電腦里的CPU，決定了電堆性能、壽命和成本的上限。膜電極組件由質(zhì)子交換膜、催化劑和氣體擴散層（氣體擴散層）組成。 |
| 質(zhì)子交換膜 | 質(zhì)子交換膜是質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）的核心元件，以全氟磺酸膜為主，目前國產(chǎn)化進(jìn)程提速。質(zhì)子交換膜目前主流趨勢是全氟磺酸增強型復合膜，質(zhì)子交換膜逐漸趨于薄型化，有幾十微米降低到十幾微米，降低質(zhì)子傳遞的歐姆極化，以達到更高的性能。 |
| 催化劑 | 催化劑是燃料電池的關(guān)鍵材料之一，目前燃料電池中常用催化劑是Pt/C，即由Pt的納米顆粒分散到碳粉（如XC-72）載體上的擔載型催化劑。受到資源和成本方面的限制，目前Pt的用量已經(jīng)由10年前的0.8～1g/kW降低到目前的0.1～0.4g/kW。降低燃料電池電堆Pt用量的近期目標（2020年）是下降到0.1g/kW左右；長(cháng)期目標是催化劑用量達到傳統內燃機尾氣凈化器貴金屬用量水平。 |
| 氣體擴散層 | 氣休擴散層（GDL）位于流場(chǎng)和膜電極之間，主要作用是為參與反應的氣體和產(chǎn)生的水提供傳輸通道，并支撐膜電極。因此，GDL必須具備良好的機械強度、合適的孔結構、良好的導電性、高穩定性。 |
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二、氫燃料電池發(fā)展受到國家重點(diǎn)關(guān)注，相關(guān)政策出臺將推動(dòng)行業(yè)持續發(fā)展
在中國能源轉型和實(shí)現國家脫碳目標的過(guò)程中,汽車(chē)行業(yè)也在不斷探索新的能源解決方案。其中氫燃料電池因其零排放、高效能、安全性高等優(yōu)點(diǎn)而受到國家的重點(diǎn)關(guān)注。根據《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(cháng)期規劃（2021年-2035年）》，到2025年，中國企業(yè)有望掌握核心技術(shù)和制造工藝，預計燃料電池汽車(chē)保有量將達到約50000輛。此外，大力部署加氫站網(wǎng)絡(luò )，并將可再生能源制氫量增至每年10萬(wàn)至20萬(wàn)噸。預計此類(lèi)政策舉措將推動(dòng)氫燃料電池行業(yè)持續發(fā)展。
我國氫能源電池行業(yè)相關(guān)政策
| 時(shí)間 | 政策 | 主要內容 |
| 2024.07 | 《關(guān)于加快經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展全面綠色轉型的意見(jiàn)》 | 推進(jìn)氫能“制儲輸用”全鏈條發(fā)展,建立健全氫能“制儲輸用”標準。 |
| 2024.02 | 《關(guān)于加快推動(dòng)制造業(yè)綠色化發(fā)展的指導意見(jiàn)》 | 謀劃布局氫能、儲能、生物制造、碳捕集利用與封存(ccUS)等未來(lái)能源和未來(lái)制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展。圍繞石化化工、鋼鐵、交通、儲能、發(fā)電等領(lǐng)域用氫需求，構建氫能制、儲、輸、用等全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)裝備體系，提高氫能技術(shù)經(jīng)濟性和產(chǎn)業(yè)鏈完備性。 |
| 2023.08 | 《新產(chǎn)業(yè)標準化領(lǐng)航工程實(shí)施方案(2023一2035年) 》 | 面向鈉離子電池、氫儲能/氫燃料電池、固態(tài)電池等新型儲能技術(shù)發(fā)展趨勢,加快研究術(shù)語(yǔ)定義、運輸安全等基礎通用標準，便攜式、小型動(dòng)力、儲能等電池產(chǎn)品標準。 |
| 2023.07 | 《氫能產(chǎn)業(yè)標準體系建設指南(2023版)》 | 重點(diǎn)加快制修訂氫品質(zhì)檢測、氫安全、可再生能源水電解制氫、高壓儲氫容器、車(chē)載儲氫氣瓶、氫液化裝備、液氫容器、氫能管道、加氫站、加注協(xié)議、燃料電池、燃料電池汽車(chē)等方面的標準，打通氫能產(chǎn)業(yè)鏈上下游關(guān)鍵環(huán)節。 |
| 2023.01 | 《新型電力系統發(fā)展藍皮書(shū)(征求意見(jiàn)稿)》 | 各行業(yè)先進(jìn)電氣化技術(shù)及裝備水平進(jìn)一 步提升，工業(yè)領(lǐng)域電能替代深入推進(jìn)，交通領(lǐng)域新能源、氫燃料電池汽車(chē)替代傳統能源汽車(chē)。開(kāi)展氫儲運/加注關(guān)鍵技術(shù)、燃料電池設備及系統集成關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和推廣應用。 |
| 2022.08 | 《加快電力裝備綠色低碳創(chuàng )新發(fā)展行動(dòng)計劃》 | 加快制氫、氫燃料電池電堆等技術(shù)裝備研發(fā)應用,加強氫燃料電池關(guān)鍵零部件、長(cháng)距離管道輸氫技術(shù)攻關(guān)。 |
| 2022.06 | 《“十四五”可再生能源發(fā)展規劃》 | 推廣燃料電池在工礦區、港區、船舶、重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)園區等示范應用，統籌推進(jìn)綠氫終端供應設施和能力建設，提高交通領(lǐng)域綠氫使用比例。 |
| 2022.03 | 《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(cháng)期規劃(2021-2035年) 》 | 重點(diǎn)推進(jìn)氫燃料電池中重型車(chē)輛應用，有序拓展氫燃料電池等新能源客、貨汽車(chē)市場(chǎng)應用空間，逐步建立燃料電池電動(dòng)汽車(chē)與鋰電池純電動(dòng)汽車(chē)的互補發(fā)展模式。積極探索燃料電池在船舶、航空器等領(lǐng)域的應用。 |
| 2021.12 | 《關(guān)于啟動(dòng)新一批燃料電池汽車(chē)示范應用工作的通知》 | 河北、河南省有關(guān)部門(mén)要切實(shí)加強燃料電池汽車(chē)示范應用工作組織實(shí)施，建立健全示范應用統籌協(xié)調機制，推動(dòng)牽頭城市人民政府不斷提升示范應用水平，加快形成燃料電池汽車(chē)發(fā)展可復制可推廣的先進(jìn)經(jīng)驗 |
| 2021.10 | 《綠色交通“十四五”發(fā)展規劃》 | 鼓勵開(kāi)展氫燃料電池汽車(chē)試點(diǎn)應用,積極探索油電混合、氫燃料、氨燃料、甲醇動(dòng)力船舶應用。 |
| 2020.10 | 《2030年前碳達峰行動(dòng)方案》 | 積極擴大電力、氫能、天然氣、先進(jìn)生物液體燃料等新能源、清潔能源在交通運輸領(lǐng)域應用。 |
| 2020.10 | 《新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃(2021 - 2035年)》 | 以純電動(dòng)汽車(chē)、插電式混合動(dòng)力(含增程式)汽車(chē)、燃料電池汽車(chē)為“三縱”,布局整車(chē)技術(shù)創(chuàng )新鏈。攻克氫能儲運、加氫站、車(chē)載儲氫等氫燃料電池汽車(chē)應用支撐技術(shù)。 |
| 2020.09 | 《關(guān)于擴大戰略性新興產(chǎn)業(yè)投資培育壯大新增長(cháng)點(diǎn)增長(cháng)極的指導意見(jiàn)》 | 加快突破風(fēng)光水儲互補、先進(jìn)燃料電池、高效儲能與海洋能發(fā)電等新能源電力技術(shù)瓶頸，建設智能電網(wǎng)、微電網(wǎng)、分布式能源、新型儲能、制氫加氫設施、燃料電池系統等基礎設施網(wǎng)絡(luò )。 |
| 2020.09 | 《關(guān)于開(kāi)展燃料電池汽車(chē)示范應用的通知》 | 針對產(chǎn)業(yè)發(fā)展現狀，五部門(mén)將對燃料電池汽車(chē)的購置補貼政策,調整為燃料電池汽車(chē)示范應用支持政策，對符合條件的城市群開(kāi)展燃料電池汽車(chē)關(guān)鍵核心技術(shù)產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)和示范應用給予獎勵，形成布局合理、各有側重、協(xié)同推進(jìn)的燃料電池汽車(chē)發(fā)展新模式。 |
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根據數據，2019-2023年我國氫燃料電池市場(chǎng)規模由16.3億元增長(cháng)至39.3億元，年復合增長(cháng)率達24.61%。預計2024年我國氫燃料電池市場(chǎng)規模達59.9億元，較上年同比增長(cháng)52.4%。
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三、國內氫燃料電池應用領(lǐng)域以商用車(chē)為主，占比超九成
從下游領(lǐng)域看，國內氫燃料電池應用領(lǐng)域以商用車(chē)為主，2023年占比高達94.74%；其次是固定式發(fā)電，占比2.83%，包括所有在固定位置作為主電源（電站）、備用電源或者熱電聯(lián)產(chǎn)運行的燃料電池，比如分布式發(fā)電及余熱供電等；此外，工程機械和乘用車(chē)分別占比1.23%、1.04%。
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