燃料电池行业深度报告：关注电堆系统及关键零部件国产化机会
（报告出品方/作者：中泰证券，苏晨、戴仕远、陈传红、张哲源）
报告摘要
一、“十城千辆”政策启动，燃料电池车产业化提速
根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》，氢能将成为中国能源体系重要组成部分，2050年能源 体系中占比约10%，氢气需求量达6000万吨，加氢站10000座以上，FCV产量达500万辆/年，发展前景广阔。
根据中国政府网，截至2019年底我国累计推广燃料电池汽车超过6500辆，加氢站超过50座。针对产 业存在的问题，2020年4月的完善新能源推广政策中将购置补贴调整为选择示范城市或区域，围绕关键 零部件的技术攻关和产业化应用开展示范。示范为期4年，采取“以奖代补”方式对示范城市给予奖励。
从重卡的TCO对比来看，燃料费用、购买成本是燃料电池重卡总拥有成本的主要增量成本，也是降本 的核心。
氢燃料降本速度有望超预期。从行驶100km的燃料成本看，氢气售价约60-70元/kg，公交车100KM需8 公斤约480-560元，用柴油约220元。据彭博财经预计，30年后全球氢气需求量是现在的3-4倍，从2500 万吨增长到8100万吨.根据彭博财经预计，2030年以前PEM电解槽成本可降低至300美元/千瓦以下，在 风能与太阳能丰富的地区氢气成本可降低至1.5美元/千克，足以与天然气竞争。
二、降本趋势展望:燃料电池系统有望降至300元/kw
根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》，氢能产业发展远期，将以可再生能源发电制氢为主， 煤制氢配合CCS技术、生物制氢和太阳能光催化分解水制氢等技术成为有效补充。各地将结合自身资源禀赋，兼顾技术发展、经济性以及环境容量，因地制宜选择制氢路线。预计2050年平均制氢成本将不高于10元／公斤。
根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》，氢能储运将按照 “低压到高压” “气态到多相态” 的技术发展方向，逐步提升氢气的储存和运输能力，预计2050年储氢密度达到6.5wt%。
根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》，预计2050年燃料电池系统的体积功率密度将达到 6.5KW/L，乘用车系统寿命将超过10000小时，商用车将达到30000小时。低温启动温度将降至－40°C, 系统成本将从2019年的8000元/KW降至300元/KW。
三、关注电堆系统及关键零部件国产化机会
2019年燃料电池产业产值为3000亿元，根据中国氢能联盟的预计，燃料电池产业2020-2025年产值达 到1万亿元、2026-2035年达到5万亿元、2036-2050年产值达到12万亿元
燃料电池技术主要由碱性、磷酸、固体氧化物、熔融碳酸盐和质子交换膜五种。当前我国的国产化 主要集中在固体氧化物和质子交换膜燃料电池领域。固体氧化物膜燃料电池与国外技术差距较大，且 尚未进行商业化。质子交换膜电池系统发展较好，膜电极、双极板、质子交换膜等关键零部件已经具 备国产化能力。其中，电堆是单车价值量最大的环节，也是最先国产化的环节。
电堆系统具备国产化能力。（1）巴拉德为质子交换膜燃料电池全球龙头：19年6月公布第8代高性能 燃料电池模块FCmove-HD，获得来自意大利、荷兰多家公司的订单。18年10月公布第8代高性能液冷燃 料电池堆FCgen-LCS。（2）新源动力目前开发至第三代质子交换膜燃料电池电堆模块。
膜电极是质子交换膜燃料电池的核心部件，是燃料电池内部能量转换的场所。膜电极主要由质子交 换膜、催化剂层和气体扩散层组成。根据DOE的测算，在大规模生产（50万台/年）的情况下，膜电极 占质子交换膜燃料电池成本的60%。国产膜电极性能与国际水平接近，但专业特性上（例如铂载量、启 停、冷启动、抗反极等）与国际水平还有一定差距，批量化生产工艺和装备差距较大。
双极板：起到起输送和分配燃料、在电堆中隔离阳极阴极气体的作用。分为石墨双极板、金属双极 板和复合材料双极板三种。国内金属双极板处于试制阶段，石墨双极板小规模使用，缺少耐久性和工 程化。国外金属双极板技术成熟、完成实车验证，石墨双极板完成实车验证。
质子交换膜：作用是在反应时，只让阳极失去电子的氢离子透过到达阴极，但阻止电子、氢分子、 水分子等通过。目前常用的商业化质子交换膜是全氟磺酸膜。复合膜、高温膜、碱性膜是未来发展方 向。我国电堆质子交换膜性能与国际相当，产品处于中试阶段。
催化剂：促进氧化剂和氢气的反应，使电子离开氢原子。质子交换膜燃料电池均使用铂贵金属作为 有效催化剂，铂资源的匮乏和高成本制约了燃料电池大规模商业化。超低铂、无铂催化剂是未来研发 方向。国内催化剂产品铂载量高于国外，处于小规模生产阶段。
扩散层：由基底层和微孔层组成。基底层材料使用碳纤维纸、碳纤维织布及碳黑纸，起到支撑催化 剂层作用。微孔层是改善基底层孔隙结构的一层碳粉，作用是降低催化层和基底层之间的接触电阻。碳纸产品由几个国际大厂垄断，例如日本东丽、德国 SGL等，国产产品处于中试阶段。
空压机是车用燃料电池发动机的“肺”，提供电堆反应所需的氧气；空压机主要由电机及其控制器、 空气泵及辅助部件组成。国内已经完成30kw级实车验证，国际一流水平已经完成100KW级实车验证。
储氢方式有三种：气态储氢、液态储氢、固态储氢。气态储氢是目前主流的储氢方式。气态储氢最 大的优点是使用方便，储存要求条件易满足，成本低。我国已经完成35MPa储氢系统-Ⅲ型瓶组产业化。国外为70MPa储氢系统-Ⅳ型瓶组。
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