中国燃料电池现状、政策支持及燃料电池发展前景分析

中国燃料电池现状、政策支持及燃料电池发展前景分析

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

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

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国内燃料电池相关支持政策

《》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）地方燃料电池汽车相关规划推广量

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

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研究、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，催化剂一方面研究降低铂的用量，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）

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