行研君说
导游词
他日5燃料电池系统的本金有望再从60%降至2元/W的正当有效期，届时100kW系统售价约达20万元，49t燃料电池重卡售价从现在的140~150万元降至60万元左右
原因：国金证券
1、背景：在战术、老本驱策下，FCV释放量降本
1 .车辆电动化大势所趋，燃料电池是商用车电动化的首选方案
在电动化趋势下锂电本领门路引领解围，特别是动员了轿车的电动化浪潮。 相比之下，重载运输领域的电动化里程略显落后。 从墟市领域来看，2019年海内重卡销量为117万辆，虽不及乘用车墟市乱象，但能耗大、污染重要，电动化意义不亚于轿车。 2019年海内汽车销量为2577万辆，中重卡为117万辆，占比不到5%。 从保有量来看，2020年上半年海汽保有量为2.3亿辆，中型车不足3000万辆，小轿车等载客车辆并不遥远。 但重卡等货车负荷重、经营时间长、燃油消耗量大，对节能环保措施具有深远意义。
FCV在重载、长寿命范畴劣势明显，加氢更方便，是商用车电动化的优选。 商用场景下，随着续航里程的增加，锂离子车辆电池质量占有率加强选拔，车辆运载能力略有下降。 与锂相比，燃料电池的能量密度高，续航距离不同，因此FCV在自重方面的劣势会扩大无效负荷。 除此之外，FCV大概在10- 15min内就完成了氢气鼓的填充，而纯电动汽车的话，快速充电桩的充电时间还需要1个小时左右，慢充电需要近10个小时。 由于商用经营强度更高，FCV成为其电动化的优选计划。
2 .在战术、老本瓜代策应下，家财分两步走完，加快发展
第一阶段：战术互补阶段(2020-2024 ) 2020年9月，财政部等五部委公布《对于进步燃料电池汽车示范利用的告诉》，暂定4年示范期，采用奖补、都群上报的扶贫计划，推进FCV家产化里程。 计划符合燃料电池本领的性质和海中财产的现状。 根据维修计划的本质，估算战术落地后4年的维修时间，FCV全周期的成本可能持平或低于燃油车。 要调整卑鄙的整车经营者的努力性，墟市化要逐步调动产销量。 维修阶段战术是主要推进策略，家财链国产化里程继续推进，维修期末FCV产销领域达到10万辆左右，市场领域达到千亿辆，燃料电池系统本金降至2元/W左右，商用车为主要排量车。
第二阶段(后补阶段)2025年以来)补片阶段FCV产销量快速扩大，家装投产力度将围绕“国产化”向“国产化领域化”双重转变，燃料电池零部件、氢鼓旧书加速下降。 展望2025年前后，在海水中的氢滚筒资源劣势地带，燃料电池整车有望完成全生命周期，旧书持平，低于燃料车。 届时，旧书将成为家财繁华化的主要推动策略，氢燃料电池家财尤其趋向墟市化，加速重卡等商用车替代里程，拓展至轿车，2030年前后整车墟市区将达到百万辆，墟市区将达到万亿辆，系统旧书降幅不超过1元/W
牌价：远期氢燃料电池系统本金将继续回落，非机动车将逐步利用墟市进行轨道交会、船舶、储运、发电等，投入牌价阶段。
系统成本和氢气鼓成本是确定FCV经济性的关键因素。 FCV前期主要是商业范围的扩大，旧书和具备运营使用程度的全生命周期旧书成为FCV经济性的无效目标。 目前系统已达到整车总量的60%以上，但由于经营阶段使用度构成以氢气鼓为主，系统单价和氢气鼓售价是影响FCV全生命周期经济性的主要因素。
系统降价开始从“国产化”主导向“国产化领域化”转变。 2017~2019年，海内FCV产销量有所增加，但大家的领域还很小，其中零部件国产化将降低主要贡献。 在战术的激励下，他四年的FCV产销将从一千辆飞跃到万辆、十万辆，同时在大功率重卡潮流下，系统装机增速将超过整车产销量，区域化、国产化将共同清除系统等零部件的旧版本。 他日5燃料电池系统的本金有望再从60%降至2元/W的正当有效期，届时100kW系统售价约达20万元，49t燃料电池重卡售价从现在的140~150万元降至60万元左右
氢气鼓的旧书根据使用量下行。 氢鼓旧书主要由制氢旧书、运氢旧书、氢气站流动旧书三大旧书组成。 从制氢相关部门来看，目前国内东部沿海地区副产物氢资源普遍存在，但限压FCV的大家用氢领域还很小，大部分副产物氢资源没有区域化供应，导致氢转鼓终端售价偏高。 从储能储氢的关节来看，供氢设施运用率越高，每公斤对氢鼓的投资、使用率越低。
FCV的放散量需要拉动氢气鼓，氢气鼓的售价将逐渐下降。 在战术支持下，FCV加大释放量，预计2025年海水中氢滚筒年消费量将接近150万吨。 燃料电池氢鼓使用量大幅选拔，各地具备副产氢气资源的企业逐步完善供氢计划，保障供氢编制高效运行，氢鼓售价将继续下降。
二、要：燃料电池本领老本核心，2030年墟市领域350亿
1 .膜电极是燃料电池中的部件，燃料电池本金占有率超过30%
燃料电池主要席卷反应堆、氢鼓系统，一个反应堆以膜电极(MEA )、双极板为主。 氢气鼓系统以空压机、加湿器、氢气循环泵、高压氢气瓶为主。
> MEA 是燃料电池的本领以及老本核心。MEA 是燃料电池产生电化学反应的 场面，为反应气鼓鼓体、尾气鼓鼓以及液态水的进出供给通道，主要由催化剂、质子 调换膜、气鼓鼓体散布层变成。氢气鼓鼓经过阳极气鼓鼓体散布层散布至阳极催化层， 正在阳极催化层的影响下天生氢离子以及电子，电子由催化剂中的导电物质传 递到阳极气鼓鼓体散布层向外电路传播，质子（氢离子）由阳极催化层经过质 子调换膜传导至阴极催化层，外电路的电子经由阴极气鼓鼓体散布层向阴极催 化层传播，正在阴极催化剂的影响下电子、质子、氧气鼓鼓正在阴极催化层天生 H2O，H2O 经过阴极催化剂散布至阴极气鼓鼓体散布层。巴望的 MEA 须要优秀 的气鼓鼓体散布才略、液态水办理才略、质子传导才略。
从老本变成来看，膜电极占燃料电池老本大头。FCV 主要老本变成席卷燃 料电池系统、车载供氢系统、能源电池、车架等其他传统车明天2下午辆零件。个中系统为 FCV 的当中零件，正在整车老本占比超 60%。系统蕴含电堆、空压 机、氢轮回泵等，个中膜电极算作电堆当中零件，正在整体系统老本占比约 30%。
2. 须要：整车放量拉动膜电极须要，2030 年墟市领域将凑近 350 亿元
◼ FCV 墟市开放放量，2030 年有望到达百万产销。战术正式落地将加快国 内 FCV 产销，2025 年海内 FCV 产销量有望攻破十万辆。领域化、国产化 驱策下，燃料电池老本将加紧下降，贴补期末 FCV 将正在全体地带完结无补 贴条件下对于标燃油车平价，经济性劣势启动下，FCV 将延续放量，2030 年 产销领域到达百万。
2030 年膜电极须要凑近绝对平米，对于应墟市领域超 350 亿元。假定 2021、 2025、2030 年燃料电池车须要达 1.5 辆、10 万辆、100 万辆，思虑燃料 电池重卡放量，单车系统额外容量将由此前 30kW 为主渐渐选拔至 100kW 上下。膜电极功率密度由今朝 1W/cm2 渐渐升至 1.5W/cm2 以上，对于应 2030 年膜电极须要凑近 1 绝对平米，对于应 2030 年墟市领域正在 350 亿元上 下。
三、本领：持久性 功率密度 老本
从本领自己看：膜电极行业本领壁垒高，领先完结本领攻破的企业有望脱 颖而出。2016 年 10 月，汽车工程学会揭晓《节能与新能源汽车本领门路 图》，提出了 MEA 各项当中参数的筹备门路，渐渐完结高机能、高切实性、 低老本。今朝海内膜电极机能、老本根底到达 2020 年筹备参数，但与最 终目的尚有特定分歧，思虑行业本领壁垒较高，他日领先完结本领攻破的 企业有望熟行业内脱颖而出。
1. 质子调换膜：海内企业供应为主，攻破点正在于超薄统筹高持久性
◼ 质子调换膜机能确定电池机能、寿命。质子调换膜正在燃料电池的主要功能 是完结质子加紧传导，同时也断绝氢气鼓鼓氧气鼓鼓以及氮气鼓鼓正在阴阳极间的渗出。质 子调换膜机能的利害直接确定着燃料电池的机能以及利用寿命。巴望的质子 调换膜须要具备高质子传导率，低电子导电率，气鼓鼓体渗出性低，化学、电 化学、热牢靠性好。
◼ 全氟磺酸膜是主流质子调换膜。1）质子调换膜根据含氟状况施行分类主 要席卷全氟磺酸膜、全体氟化围拢物质子调换膜、复合质子调换膜以及非氟 化围拢物质子调换膜。2）个中因为全氟磺酸围拢物拥有聚四氟乙烯组织， 其碳-氟键的键能高，使其力学机能、化学牢靠性、热牢靠性佳，利用寿命 远好过其他膜质料的利用寿命，同时因为分子支链上生存亲水性磺酸基团， 拥有优厚的离子传导个性，全氟磺酸膜成为今朝主流质子调换膜规划
争论聚焦于超薄型、高机器强度、高持久性子子调换膜。升高质子调换膜 的厚度也许大幅选拔膜电极机能，但大概形成其机器强度、持久性升高。今朝质子调换膜的争论主要聚焦于超薄型、高机器强度、持久性好。今朝 海内主流膜电极厂商选择调换膜厚度正在 15μm 左右，丰田 Mirai 搭载质子 调换膜已降至 10μm 以下。
2. 催化剂：低铂载 高机能 高持久性仍是本领难点
阳极催化剂层以及阴极催化剂层是膜电极最主要的全体，阳极利用催化剂匆匆 进氢氧化反应，触及氧化反应、气鼓鼓体散布、电子静止、质子静止、水的迁 移等多种历程；阴极利用催化剂匆匆进氧恢复反应，触及氧气鼓鼓的恢复、氧气鼓鼓 散布、电子静止、质子静止、反应天生的水的翦灭等。优秀的催化剂应该 拥有优秀的催化活性、高质子传导率、高电子传导率以及优秀的水办理才略、 气鼓鼓体散布才略。
进步持久性为现在枢纽，他日低铂载为研发方今天1早上向。1）燃料电池正在车辆运行 工况下，催化剂机能会产生衰减，如正在动电位影响下会产生 Pt 纳米颗粒的 团聚、迁徙、流失，正在开路、怠速及启停历程孕育氢空界面引起的高电位导致的催化剂碳载体的腐蚀，进而引起催化剂流失。2）今朝最优催化剂仍 是 Pt 以及 Pt 基催化剂,常用的商业催化剂为 Pt/C，由 Pt 纳米颗粒分别到碳 粉载体上的担载型催化剂。利用 Pt 催化剂将会受资源与老本的限制，今朝 Pt 用量已从 10 年前 0.8~1.0gPt/kW 降至而今的 0.3gPt/kW 上下，他日有 指望进一步升高，使其催化剂用量到达传统内燃机尾气鼓鼓净化器贵金属用量 水平（ 0.05gPt/kW）。
升高铂载的争论路子主要有二：1）进步催化剂的催化活性来完结 Pt 用量 升高。主要争论方向席卷：①Pt 合金催化剂（运用适度金属催化剂进步其 牢靠性、质量比活性，席卷 Pt-Co/C、Pt-Fe/C、Pt-Ni/C 等二元合金催化 剂）；②Pt 单原子层催化剂（Pt 单原子层的核壳组织，）；③Pt 核壳催化剂 （以非 Pt 质料为撑持核、皮相壳为贵金属，由金属合金经过化学或电化学 反应，去除活性较高的金属元素，保全活性较低的 Pt 元素。该方式升高 Pt 载量，选拔催化剂活性）；④纳米组织 Pt 催化剂（以碳纳米管为催化剂载 体的催化剂，是高度有序的催化层，质子、电子、气鼓鼓体也许更快传输）。2） 追寻代替 Pt 的催化剂，其争论主要席卷适度金属原子簇合物、过渡金属氮 化物等。
学术上低铂载膜电极本领不停攻破。如今，膜电极催化层中 Pt 载量一经由 通例的 0.2mg/cm2不停升高，进一步放慢燃料电池家产化里程。
3. 气鼓鼓体散布层：海内企业把控碳纤维当中本领，碳纸进口为主
两片多孔气鼓鼓体散布层（GDL）将膜电极配合体夹正在中间，主要影响席卷支 撑催化层、网络电流、传导气鼓鼓体以及翦灭反应产品水。巴望的气鼓鼓体散布层需 要具备高导电性、多孔性、妥善的亲水/憎水平定、高化学牢靠性热牢靠性、 低老本。
1）气鼓鼓体散布层由撑持层以及微孔层组成，撑持层质料主要为多孔的碳纤维纸、 碳纤维织布、碳纤维无纺布及碳黑纸，微孔层常常是由导电炭黑以及憎水剂 变成。个中碳纤维纸具备建造工艺幼稚、机能牢靠、老本相对于较高等优点， 成为撑持层的首选。而碳纤维布编织（组织生存弊端易变形）、无纺布（工 艺繁复、强度以及耐用性没有达标）、碳黑纸（脆性大、强度低）均有优化空间。2）今朝碳纤维的当中本领工艺主要被日本、美国多少个小量发财国家把控， 因为其本领含量高、回报率高、政治敏锐，海内永恒对于我国执行矜重的技 术查封，今朝我国碳纤维本领与发财国家分歧较大，我国已将碳纤维列为 中心支柱的策略性新兴家产，正在战术扶助下本领有望加快幼稚。
4. 制备工艺：CCM 是主流，第三代有序化膜电极是他日方向
家产上膜电极工艺履历了三代繁华，约略上也许分为 GDE、CCM 以及有序 化膜电极三品种型。
第一代制备本领 GDE（Gas Diffusion Electrode，气鼓鼓体散布电极）法 是指将催化剂涂布正在气鼓鼓体散布层上，然后用热压法将气鼓鼓体散布电极以及 质子调换膜贯串正在一统。不过该本领会导致催化剂的节约，同时催化 剂以及质子调换膜贯串水准没有好导致膜电极大伙机能没有佳。
第二代制备本领 CCM（Catalyst Coated Membrane 催化剂直接涂抹 本领）法指将催化剂涂布正在质子调换膜两侧，再经过热压法将气鼓鼓体扩 散层以及附丽催化层的质子调换膜贯串正在一统。CCM 工艺推广了催化剂 以及质子调换膜的战斗面积，升高了膜以及催化剂之间的阻抗，选拔了膜 电极机能。CCM 法是是今朝工业利用最精深的方式，全部工艺席卷贴 花工艺、溅射本领等，难点正在于催化剂涂布正在质子调换膜上轻易呈现 膜变形、膜接收催化剂的课题。
第三代有序化膜电极制备本领指制备有序的催化剂、微孔层，有序膜 电极制备本领也许放慢反应气鼓鼓体、质子、电子、水的传输，传质才略 佳，大幅选拔催化剂运用率、膜电极机能。
四、国产化：膜电极到达商用规范，国产化推进动员老本下行
1. 国产膜电极发端满意商用规范，国产领域化动员老本下行
今朝损耗膜电极的厂商分为两类：一种是具备膜电极批量家产化才略、能 够自给自足的车企或燃料电池厂商，以丰田、Ballard 为代表。其它一种是 专科的膜电极供应商，席卷 Gore、Johnson Matthey、Toray（Greenerity） 以及海内的鸿基创能科技有限公司、姑苏擎动能源科技有限公司、武汉理工 氢电科技有限公司。
国产膜电极已发端到达利用规范，老本较进口产物大幅优化，动员家产链 老本下行。今朝海内跨越膜电极企业鸿基创能、武汉理工新能源、擎动科 技膜电极产物功率密度均逾越 1W/cm2，测试利用寿命到达 1~2 万小时， 已根底满意家产化利用须要，2019 年结束国产膜电极产物渐渐结束供应。国产膜电极较进口产物老本劣势分明，动员燃料电池老本延续下行，2020 年选择鸿基创能 MEA 的国鸿新一代“鸿芯”电堆老本已降至 1.99 元/W。
近期国产化、领域化将是降本的主要驱策，他日功率密度选拔带来更大降 本空间。国产化 MEA 产物领域化利用增强供应商量价才略，多量量洽购情 况下上游原质料老本有望大幅下降，同时领域效应摊薄高亢的设施参预， 动员 MEA 老本下行。远期看，MEA 功率密度选拔将升高单瓦质料用量， 时光更大的降本空间。
2. 原质料仍主要依附进口，国产化渐渐推进
质子调换膜：主要到场者为海内企业。今朝市情上出售的质子调换膜主要 席卷美国 Gore 公司 SELECT 系列、Dupont 公司的 Nafion 系列、加拿大 Ballard 公司 BAM 膜等和海内东岳团体的全氟磺酸质子调换膜。
东岳团体具备领域化损耗才略。1）2004 年，东岳团体毗连上海交通大学 研发出质子调换膜，经日本丰田公司以及德国 Fuma.Tch 公司不同检测，东 岳公司损耗的质子调换膜机能精彩没有逊于同类产物。2）今朝山东东岳拥有 5 万平米质子调换膜考察损耗线，2018 年 9 月公司 150 万平米/年燃料电池 膜及配套化学品家产化项目签约，筹备质子调换膜产能达 50 万平。今朝， 东岳 DF260 膜厚度做到 10um，正在 OCV 状况下持久性大于 600 小时；膜 运行时光到达 6000 小时；正在干湿轮回以及机器牢靠性方面，轮回次数都超 过 2 万次。
催化剂：正在燃料电池催化剂范畴，海内企业处于跨越职位，一经恐怕完结 批量化损耗，而且机能牢靠，个中英国 Johnson Matthey 以及日本田中是全 球铂催化剂的权威。
海内对于催化剂研发以大连化物所、清华大学、北京大学等为主，个中清华 大学与武汉喜玛拉雅光电科技股分有限公司进步校企深度单干，今朝武汉 喜玛拉雅光电科技催化剂产能到达 1200 克/天的领域。2019 年 8 月上海 济平新能源催化剂小领域投产，一期催化剂产能约 1500kg。
气鼓鼓体散布层：从碳纸供应来看，今朝碳纸供应商席卷日本 Toray、德国 SGL、科德宝、美国 AvCarb 等。海内碳能科技具备小领域产能，产物部 分机能达标。
五、相干企业：初期一体化占优，远期第三方或是主流（略）
导入阶段卑劣电堆企业须要各类化，检验 MEA 企业研发保养才略，一体 化/类一体化企业更具劣势。MEA 妄图建造触及多学科多范畴，自己本领 壁垒性较高。除此之外，因为今朝海内氢燃料电池仍处正在导入阶段，卑劣 利用各类化，出现出的新兴企业产物尚未定型，提出各类化的 MEA 参数需 求，对于 MEA 企业的检验更为尖刻。先揭晓局 MEA 的企业产物开垦试错经 验丰硕，面对于“定制化”须要反映速率以及产物质量都更后天3晚上有保险。
产物相对于同质化且领域效应分明，远期第三方 MEA 供应商或成主流。相 较卑劣系统、电堆关节，膜电极产物分裂主要表示正在能量密度、利用寿命 等，相对于同质化。同时，PEM、散布层等质料洽购老本领域效应分明，高 市占率企业将正在性价比上具备分明劣势，所以第三方 MEA 供应商或将侵夺 他日墟市的主流。
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