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9月20日，上海发布了《上海市燃料电池汽车发展规划》，提出要加强燃料电池汽车产业的顶层设计，明确燃料电池汽车技术发展路线，加速燃料电池汽车全产业链完善，推进燃料电池汽车的规模化和商业化等。 而就在几天前，“超人”李嘉诚投资的五龙电动车（00729.HK）布局超百亿产业项目——长江氢动力（佛山）研发中心及整车生产项目。 除了李嘉诚布局的企业投资超百亿直指氢燃料电池汽车以外，在资本市场，不少嗅觉灵敏的A股上市公司已抢先一步跨进燃料电池“商业圈”。 Ø6月15日，东旭光电1亿元参股亿华通，布局氢燃料电池业务； Ø6月28日，大洋电机投资13.41亿元在孝昌投资建设年产1.7万套商用车氢燃料电池系统建设项目； Ø8月10日，中国重汽集团投资500亿在济南高新区建设氢动能汽车产业园项目，主要涉及氢能源汽车创新中心、整车制造和动力总成； Ø9月22日雄韬股份拟出资不超过8亿元设立两家全资子公司布局氢燃料电池产业。 嗅觉敏锐的超人李嘉诚已开始围绕氢燃料汽车产业链布局，燃料电池真的会是下一个风口吗？ 燃料电池 21世纪能源之星 燃料电池（fuel cell，FC）是一种能有效控制燃料和氧化剂的化学反应，并将其中的化学能直接转化为电能的电化学装置，是一种把燃料中的化学能转换成电能的能量转换器，被誉为继火电、水电及核电之外的第 4 种发电方式。 作为第4类发电技术，燃料电池曾被《Time》列为 21 世纪高科技之首，被认为是21世纪能源之星。 燃料电池虽然名叫“电池”，但实际和电池是有区别的，电池属于储能器范畴，而燃料电池不储能，本质上只是一个能量转换器，更像是一台“发电机”。 ▲ 燃料电池发电原理 source：Nature 燃料电池相对锂电池新能源车拥有加注(充电)时间短，更加环保、续航里程长的绝对优势，是新能源汽车下一代技术方向之一。 中国市场对燃料电池的推进一直抱有较高期望，但停留在概念层面，本次上海发布的规划第一次详细规划了整个产业推进的产值目标，标志着正式进入商业化进程。 ▲ 燃料电池的优势与挑战 source：最有料 目前燃料电池的种类很多，根据所使用的电解质不同，可分为碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC) 等。 由于PEMFC 的电解质采用高分子膜，具有结构简单、快速启动等优势，因此，极具市场潜力和发展前途，是未来电动汽车理想的动力源。 ▲ 各种类型燃料电池性能与应用对比 source：最有料 由于单个PEMFC的功率很小，工业上会将之组成一个燃料电池堆以提高能量供应，燃料电池堆主要由气体扩散层、催化剂、膜、双极板、接合垫等部分组成。而整个燃料电池动力系统则是由燃料电池堆、氢气供应系统以及一些必要硬件组成。 ▲ 燃料电池动力系统组成 source：最有料 美、日、欧等车企积极布局燃料电池技术 汽车领域，化石能源应用进入成熟期，市场规模稳定。以锂电池为能源的电动汽车技术和商业模式基本成型，已开始高速发展期，市场增长迅速。 燃料电池汽车作为新能源汽车的重要形式，国际上，美、日、欧等发达国家都在积极研发燃料电池技术，将燃料电池汽车纳入国家或区域政策中进行规划，海外燃料电池车市场已趋近商业化运用阶段。 ▲ 不同动力新能源汽车发展成熟度 source：最有料 目前，日韩、北美、欧洲等燃料电池相关技术发展迅速，完成基本性能的开发，部分核心技术问题得到解决。各国车商已经开始生产燃料电池汽车如丰田Mirai 、奔驰F-Cell EQ Power 现代i35等。 我国仍处于试验验证阶段，努力推进关键零部件和材料国产化进程。 ▲ 国内燃料电池车产业还有较大提升空间 source：最有料 美国：趋近商业化运用阶段 ▲ 美国燃料电池发展史 source：最有料 欧洲：奔驰推出首款插电式燃料电池量产车 ▲ 欧洲燃料电池发展史 source：最有料 日本：技术全球领先，丰田公开专利 ▲ 日本燃料电池发展史 source：最有料 韩国：率先进入小规模生产阶段 ▲ 韩国燃料电池发展史 source：最有料 中国：处于试验验证阶段，政策不断加码 目前，中国燃料电池技术还处于试验验证阶段，燃料电池类似 8 年前的锂电池，成本仍高、技术不成熟，由于燃料电池本身的优势国家仍然给予大力支持，各类政策补贴可期。 ▲ 我国氢能及燃料电池的规划 source：最有料 新一轮FCV商业化浪潮正在迫近 关键于其成本和安全性 购置成本 燃料电池车的购置成本主要取决于燃料电池系统成本，包括燃料电堆成本和系统主要部件成本。燃料电池系统成本约占燃料电池车成本的64%，其中，燃料电堆的成本约占整个燃料电池系统成本的47%。 ▲ 燃料电池车成本结构 source：最有料 目前对于购置成本的降低主要有以下几条途径：（1）开发新材料；（2）制备工艺的集成创新；（3）推进关键零部件和材料国产化进程；（4）加速商业化进程实现规模效应等。通过材料的工艺进步和规模化效应驱动可使成本降低60%。 ▲ 我国燃料电池车（FCV）各环节降本路线 source：最有料 以PEMFC为样本，以大规模生产（50万个/年）为测算条件。结果表明，氢燃料电池系统成本已经从2006年的124美元/kw降至2015年的53美元/kw（下降近60%）。PEMFC系统成本有望于2020年降至40美元/kw，最终目标是实现30美元/kw。 ▲ PEMFC燃料电池系统成本变化（美元/kw） source：最有料 使用成本及安全 氢气主要通过电解和煤制氢，制氢过程本身不够环保，加上氢气自身的安全性及成本问题，特斯拉CEO埃隆·马斯克一直在唱衰氢燃料电池。可以说氢源问题是燃料电池汽车商业化的关键问题之一。 氢的制取、储运及基础设施建设是燃料电池汽车从研究示范到小规模示范运行，再到初步商业化推广应用，直至最终实现规模化应用的关键因素。 ▲ 我国主要制氢路径及技术经济性 source：最有料 另外，氢气的安全性也是大家较为关心的一个话题，世界上没有绝对安全的汽车。目前储氢的主要方式包括物理储氢（高压气态和低温液态）、氢化物储氢和吸附储氢，其中氢化物储氢和吸附储氢都主要依赖于不同储氢材料的性质特点。而高压储氢装置体积密度低，但是技术成熟可靠，是目前最常见的储氢方式。 ▲ 三种储氢方式 source：最有料 燃料电池汽车高压储氢瓶压强一般为35~70MPa，其瓶身采用聚合纤维材料，防渗透性、耐久性良好，强度高，如丰田Mirai储氢瓶在5mm直径子弹射击实验和80km/h多角度碰撞测试中均未发生氢气泄露或爆炸。储氢瓶性能稳定，技术指标统一，成熟度高。 ▲ 丰田Mirai采用高压储氢瓶 source：最有料 另外还可以通过车身构造设计来加强氢气使用安全性。例如燃料电池混合动力客车将电堆、高压阀体以及储氢钢瓶等核心分系统全部顶臵，发生碰撞时冲击力几乎不会直接传递至电堆、钢瓶、高压管路和阀体。发生泄露时，氢气可以迅速排放到大气中，保证车辆及人员安全。 ▲ 燃料电池客车氢系统布置示意图 source：最有料 FCV的发展 带动燃料电池产业链的爆发式发展 燃料电池具有充电时间更短、能量密度更高等锂电池目前无法与之匹敌的优势。 近十几年来，在便捷式电子产品、固定式储能站、新能源汽车上的应用越来越大。同时下游的应用提高通过产业链传输到上游，带动上游产业的发展，尤其是燃料电池出货量的暴涨。 ▲ 燃料电池产业链 source：最有料 ▲ 全球燃料电池产业链主要企业 source：最有料 2016 年国内燃料电池出货量为 7.2 万件，兆瓦出货量为 440 兆瓦，增长率为 57.14%。其中 PEMFC 是目前最主要的燃料电池类型，2016 年出货量占全部燃料电池出货量的 71.93%，兆瓦出货量占全部燃料电池出货量的 65.02%。 ▲ 2011-2016年各类型燃料电池出货量（单位：千件） source：最有料 ▲ 2011-2016年各类型燃料电池出货量（单位：兆瓦） source：最有料 另外，从下游应用看燃料电池本身分为三种：便携式电源、固定式电源和交通运输用。 从目前三种燃料电池出货量比例来看，随着新能源汽车产业的迅速发展，交通运输领域燃料电池正占据越来越高的比例。2016年的出货量已超过便捷式，占比11.76%；同时2016年兆瓦出货量超过了固定式电源，占比接近60%，涨势凶猛。 ▲ 2011-2016年各领域燃料电池出货量（单位：千件） source：最有料 ▲ 2011-2016年各领域燃料电池出货量（单位：兆瓦） source：最有料 下一个风口 燃料电池不是迎风展翅就是顺风而行 在新能源汽车普遍使用的电池充电速度和能量密度没有得到质变的情况下，燃料电池的优势就凸显了出来。再加上锂电池的安全隐患和潜在的环境污染，以及能不能应用到另一个巨大的细分市场载重货车这个硬伤，燃料电池在这一轮风口中的胜算就更大。 虽然现在的燃料电池还有一大堆的不足，但在燃料加注速度、续航里程、动力以及环保等方面还是有很多优势的。 小料认为，我国作为全球燃料电池汽车最重要的市场，在技术竞争还未完全明朗化之前，应该同时给与多方支持，这样才能在未来的市场竞争中占得先机，最终赢得这一次百年一遇的汽车变革时代的胜利。 热门推荐 有料速递 | 欧盟决定建立电池产业联盟，来对抗特斯拉、松下…… 研究进展 | 未来可实现自己在家打印的电子设备 【原创】细说国产飞机C919——730架订单背后的故事 汽车轻量化 新能源道路上的第二条腿 重磅 | 现在，你该买新能源汽车了吗？ 历数苹果手机外壳变化史，看完才知道什么材料最好用！ 石墨烯产业遍地开花，最新统计数据都在这里！！ PS：后台回复如下关键词，可免费获得宝贵资料喔！ 【白皮书】——下载《中国改性塑料行业发展与创业白皮书》 【年中报告】——下载《2017年中国新材料行业年中发展报告》 |
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