氢能源行业报告--电堆篇

电堆成为中国燃料电池产业发展的关键因素之一
,低成本、高性能、批量供应的国产电堆是燃料电池汽车成本下降从而与传统汽车竞争的关键。

从成本上看,电堆占燃料电池系统的成本一半,是燃料电池车里里单一价格最高的部件,随着产能扩张,未来电堆成本有望在下降50%以上;

从性能上看,电堆性能是燃料电池系统乃至整车性能的决定因素;

从技术上看,电堆是整个系统里技术含量最高部分,无论从流道设计、催化剂制备、MEA合成都有相当门槛。

目前电堆国产化取得长足的进步,关键零部件能实现不同程度的国产化,虽然与国际先进水平仍有差距,但随着不断投入,我们认为差距会迅速缩短:

膜电极:目前进口产品与国产产品并存,以武汉理工新能源为代表的国内企业可批量提供产品,随着新的业者加入,国产比例将不断提高;

质子交换膜:国内产品从批次品质看达到要求,由于供应链的原因并未占据主流份额,随着国内产业发展,国产质子交换膜的替代将加快;

极板:石墨极板有企业批量供货,金属极板有企业小批量生产。国内市场目前以商用车为主导,石墨极板也许是一段时间性价比合适的选择;

催化剂:目前催化剂来源以国际大厂为主,国内有企业开始进入。催化剂方面,之前担心的销的供应问题随着单耗的迅速下降也已不成问题。


投资方面,我们继续看好燃料电池产业以及电堆这个产业的核心,企业方面,继续推荐巴拉德动力(BLDP)、大洋电机(002249.Sz)、富瑞特装(300228.sz)、雄韬股份(002733.Sz)、东岳集团(0189.HK)。

氢燃料电池发展路线:商用车带动加氢站建设,降低氢气与燃料电池成本

中国燃料电池汽车发展路径明确:通过商用车发展,规模化降低燃料电池和氢气成本,同时带动加氢站配套设施建设,后续拓展到私人用车领城。优先发展商用车的原因在于:一方面公共交通的平均成本低,而且能够起到良好的社会推广效果,形成规模后带动燃料电池成本和氢气成本下降;另一方面商用车行驶在固定的线路上且车辆集中,建设配套的加氢站比较容易。当加氢站数量增加、氢气和燃料电池成本降低时,又会支撑更多燃料电池汽车。

  • 燃料电池多地开花,20省市推动产业发展

全国以富氢优势、弃电较多或者产业领先为代表的地区重视燃料电池发展,多地市兴建氢能产业园区,氢能小镇和产业集群等,推动燃料电池公交、物流车示范运营,截至目前超过20省市明确推动氢燃料电池产业发展。目前仅上海、盐城、武汉、佛山和苏州四城规划显示,到2020年燃料电池汽车数量近1万辆。

氢能源行业报告--电堆篇

电堆

电堆是燃料电池最关键部件,性能满足商业化需求电堆是最关健部件电堆由多个单体电池以串联方式层叠组合构成。将双极板与膜电极交替叠合,各单体之间嵌入密封件,经前、后端板压紧后用螺杆紧固拴牢,即构成燃料电池电堆。

电堆是发生电化学反应场所,燃料电池动力系统核心部分。电堆工作时,氢气和氧气分别由进口引入,经电堆气体主通道分配至各单电池的双极板,经双极板导流均匀分配至电极,通过电极支撑体与催化剂接触进行电化学反应。

氢能源行业报告--电堆篇

在燃料电池产业链中,电堆是处于中游核心环节。催化剂、质子交换膜、气体扩散层组成膜电极和双极板构成电堆的上游,电堆与空压机、储氢瓶系统、氢气循环泵等其它组件构成燃料电池动力系统,下游应用对应交通领域和备用电源领域,主要是客车、轿车、叉车、固定式电源和便携式电源等。

氢能源行业报告--电堆篇

  • 电堆性能商业化的三大瓶颈:耐久性、低温启动和铂金需求方面。

而我们可以惊喜的看到,在行业的高端领域,已经有企业和研究机构做出了喜人的成绩

耐久性方面,丰田和新源动力轿车用电堆寿命超5000h,Ballard FCvelocity-HD6燃料电池已经达到超过25000小时时间的耐久性记录,已经满足日常乘用车和商用车使用需求。轿车用电堆耐久性达到5000h,普通乘用车用户日均行驶2h,轿车可使用7年:商用车电堆耐久性达到25000h,一辆商用车日均行驶8h,使用时间可达到8年。

低温性能方面,目前电堆的可承受温度范围一直在扩张,丰田燃料电池汽车和本田燃料电池汽车分别实现了-37℃和-30℃启动;即使在冬天,燃料电池汽车依然可以满足日常使用。

铂金需求方面,目前本田电堆铂金载量已经低至0.12g/kg,铂载量还处于持续下降过程中,铂金不会成为燃料电池发展瓶颈。以本田Clarity为例,单辆燃料电池车催化剂耗的已经降至10g左右,而单辆柴油车需要5g做铂金作为尾气净化催化剂,目前燃料电池催化剂铂金用量已经降至产业化水平,而且处于持续下降中,不会引起铂金需求短缺。假设到2025年单车轴截量5g计算,燃料电池汽车100万辆计算,铂金需求量5吨,相对2017年铂金用量244吨,边际增量只有2%;考虑燃料电池销裁量持续下降和非贵金属催化剂的发展,燃料电池汽车规模化的资源瓶颈并不存在。

氢能源行业报告--电堆篇

  • 我国燃料电池电堆技术发展水平

我国掌握燃料电池关键材料、部件及电堆的关健技术。经过863计划,我国初步掌握了燃料电池关键材料、部件及电堆的关键技术,基本建立了具有自主知识产权的车用燃料电池技术平台,燃料电池在国内外开展了多次示范运行。在2015年,我国燃料电池电堆性就能已经达到达到:-20℃。启动及-40℃存储;寿命3000h;功率密度2kWL、比功率1.5KWkg;能量效率55%。

  • 目前国内的电堆生产厂商

目前国内燃料电池电堆正在逐渐起步,电堆及产业链企业数量逐渐增长,产能量级提升,到2018年国内电堆产能超过40万kW。目前国内电堆厂商主要有两类:(1)自主研发,以新源动力和神力科技为代表;(2)引进国外成熟电堆技术,以广东国鸿为代表,其余企业有南通百应、嘉兴爱德受等。

氢能源行业报告--电堆篇

新源动力长期致力于燃料电池研发生产,公司现有产能1.5万kW/年。其开发的HYMOD-300型车用燃料电池电堆模块,采用高稳定性、高性能的“膜基催化层膜电极设计”和高可靠性的“复合双极板结构”,达到车用燃料电池5000小时的耐久性,可以实现电堆-10℃低温启动,-40℃储存。

氢能源行业报告--电堆篇

广东国鸿于2016年5月引进加拿大巴拉德签署引进9SSL电堆生产线技术,并在国内建设年生产2万台电堆(30万kW)和5000套系统的生产线,生产线于2017年7月1日正式投产。9SSL系列燃料电池电堆是为交通领域设计的液冷式电堆产品,能够满足车用车载动态特性要求。它具有良好的单电池均一性,工作寿命超过2万h,最长寿命超过2.5万h。巴拉德9ssl电堆的9SSL系列电堆产品自2009年生产至今已累计生产电堆超过10,000台,部署量达到320MW,产品的成熟性已经过充分的市场验证。

氢能源行业报告--电堆篇

  • 电堆成本有较大下降空间

电堆成本在燃料电池汽车中占比最高。目前燃料电池电堆实现小规模放量和初步国产化,电堆成本已经实现有力下降。随着规模放大以及电堆产业国产化,电堆成本预计可降60%。具体到各个环节来看,气体扩散层隆本主要由规模化效应驱动:而质子交换膜、催化剂和双极板降本则需国内工艺进步和规模化加以推进。

  • 国内电堆产业链出具雏形

国内燃料电池电堆产业链初成雏形,上游厂商齐全,膜电极、质子交换膜和双极板具备国产化能力,气体扩散层有小批量供应,催化剂具备研发能力。

氢能源行业报告--电堆篇

氢能源行业报告--电堆篇

氢能源行业报告--电堆篇

氢能源行业报告--电堆篇

氢能源行业报告--电堆篇

电堆产业链相关上市公司

燃料电池汽车产业和电动汽车产业发展逻辑类似,我们认为当下的燃料电池汽车产业就如同2012年的电动汽车,正处于产业化导入期,孕育着巨大的投资价值。我们继续看好燃料电池产业以及电堆这个产业的核心,企业推荐巴拉德动力(BLDP)、大洋电机(002249.sz)、富瑞特装(300228.sz)、雄棉股份(002733.sz)、东岳集团(0189.HK)。

电堆产业链相关公司

电堆:巴拉德动力(BLDP)、大洋电机(持股巴拉德9.9%),雄韬股份(持股氢璞创能21.74%)、长城电工(持股新源动力8.97%)、南都电源(持股新源动力8.12%)。

·催化剂:贵研铂业(与上汽集团关于铂催化剂签订合作协议)。

·质子交换膜:东岳集团(东岳DF260膜技术已经成熟并已定型量产,二代规划产能20万平米)。


分享到:


相關文章: