中国燃料电池现状、政策支持及燃料电池发展前景分析[图].docx

中国燃料电池现状、政策支持及燃料电池发展前景分析图 燃料电池是将燃料具有的化学能直接变为电能的发电装置。根据电解质种类不同，燃料电池基本分为五种：碱性燃料电池（AFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、磷酸燃 料电池（PAFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）以及质子交换膜燃料电池（PEMFC）。 燃料电池具有以下优点：能量转换效率高；无污染零排放；模块化结构，维护保养成本低； 燃料来源广泛，通过多种方式制备。 质子交换膜燃料电池凭借其特性主要应用于新能源汽车。对比其他几种燃料电池， 质子交换膜电池输出功率密度高，质量功率高，可在室温条件下工作，同时起动迅速，主要应用于新能源汽车。燃料电池种类数据来源：公开资料整理 质子交换膜电池主要由质子交换膜、催化剂，双极板等构成。当它工作时，氢气进入阳极扩散层，并在催化剂的作用 下转化为质子和电子；氧气进入阴极扩散层，并在催化剂的作用下得到电子转变为 O2- 离子；质子通过质子交换膜到达阴极与 O2-作用形成水，电子则通过外电路回到阴极，在这个过程中产生并提供电能。 一、电池系统 电池系统是燃料电池汽车产业链的核心环节，而电池堆是其重要组成部分。燃料电 池汽车产业链包括上游矿产等相关资源，中游的电池系统、电机电控以及下游的整车厂、 加氢站及服务等。燃料电池电池系统分为两大部分：一是电池堆，包括质子交换膜、催化剂、扩散层和双极板；二是其他部件，包括空压机、储氢瓶。 电池堆包括质子交换膜、催化剂、扩散层和双极板。其中质子交换膜直接影响燃料 电池的使用寿命；催化剂决定电极反应的效率；扩散层起到支撑催化层，收集电流，传导 气体和排出水作用；双极板则负责把燃料和空气分配到两个电极表面以及电池堆散热。电池堆组成部分情况数据来源：公开资料整理 二、政策 国内外基本上从发展规划、行业技术、财税政策等维度对燃料电池及燃料电池汽车给 予政策支持，推动燃料电池汽车商业化进程。国外燃料电池相关支持政策数据来源：公开资料整理国内燃料电池相关支持政策数据来源：公开资料整理    智研咨询发布的2020-2026年中国燃料电池行业市场行情监测及发展前景展望报告数据显示：2019 年国内燃料电池汽车产量为 2,833 辆，同比增长 86%；：根据各城市燃料电池推广目标规划，到 2020 年我国燃料电池商用车将 达到 1.16 万辆，乘用车将达到 0.3 万辆。2016-2019 年燃料电池车产量及增速（辆）数据来源：公开资料整理地方燃料电池汽车相关规划推广量数据来源：公开资料整理 三、发展趋势 1、成本逐步降低 燃料电池系统占燃料电池汽车全部成本的一半以上。燃料电池汽车成本构成中，燃料电池系统占65%左右，电池电机系统占9%左右，车载储氢系统占 8%，剩余其他零部件占18%左右。燃料电池系统成本高阻碍了燃料电池车的市场化进程，究其原因主要是组成燃料电池系统的质子交换膜技术壁垒高成本高、催化剂使用贵金属铂以及双极板加工工艺严格下成本高。燃料电池汽车主要部件成本拆分数据来源：公开资料整理 构成电堆的主要部件，如质子交换膜、双极版、催化剂所使用的原材料持续的分析、开发以及技术的提高是电堆整体成本降低的主要原因。目前，催化剂一方面分析降低铂的用量，另一方面国际上包括二硫化钼、液相催化剂等新型催化剂不断取得突破；质子交换膜技术的突破也带来成本的降低，双极版则通过提升制造工业和寻找替代材料实现成本的降低。 在年产 50 万套燃料电池假设下，2020 年燃料电池系统成本将从 53 美元/千瓦降至 40 美元/千瓦，更远期的目标是 30 美元/千瓦，接近传统燃油车成本。燃料电池系统成本规划（美元/千瓦）数据来源：公开资料整理 2、加氢站建设提速 氢燃料综合成本降低 目前加氢站由于前期投资大，运营成本高， 整体运营的数量少，截止到 2019 年，全国累积运营的加氢站为 52 座；政策支持下加氢站 建设有望在未来几年提速：一方面财政给予加氢站建设补贴；另一方面规划加氢站建设数量，规划到 2020 年，加氢站达 100 座；到 2030 年，加氢站达到 1,000 座。 加氢站是燃料电池汽车产业链的一个环节，加氢站储备的氢气来源向上延伸涉及制氢、运氢，目前各个环节都有不同的实现形式；未来有望通过在不同环节降低成本的基础上的有机组合，实现制氢-运氢-储氢综合成本的最小化，推动商业化进程的加速。通过对比以下制氢-运氢-储氢的不同方案，显示方案 1 综合成本最低，即集中式天然气蒸汽重整制氢管束车压缩氢气运输加氢站压缩氢气。未来有望在不同环节减低成本的同时，通过相互的有效组合，实现综合成本的最低。