中国燃料电池膜电极行业现状分析

中国燃料电池膜电极行业现状分析一、膜电极综述燃料电池通过电化学反应直接发电，不受卡诺循环限制，没有机械传动损失，理论发电效率远高于内燃机。质子交换膜燃料电池凭借启动时间短、操作温度低、结构紧凑、功率密度高的优点成为燃料电池汽车迈入商业化进程的首选。质子交换膜燃料电池（PEMFC）是现阶段国内外主流应用技术。膜电极（MEA）是燃料电池的核心部件，直接决定了氢燃料电池的功率密度、耐久性和使用寿命。膜电极承担燃料电池内的多相物质传输（包括液态水、氢气、氧气、质子和电子传输），通过电化学反应将燃料氢气的化学能转换成电能，直接决定了氢燃料电池的功率密度、耐久性和使用寿命。其主要性能指标包括单位表面积的输出功率（功率密度）、贵金属用量（单位功率输出的铂用量）、寿命和成本。具备高效多相传输能力的膜电极，能减少电堆系统的辅机消耗，从而降低电堆成本，提高电堆系统可靠性。燃料电池电堆生产流程主要包含膜电极组件制备、双极板制备和电堆装配三大环节。从膜电极生产流程来看，主要涉及搅拌、涂布、贴合、热压和模切等生产工序。具体情况如下：二、燃料电池产业链PEMFC主要包括燃料电池电堆及系统配件等。PEMFC电堆由多个单体电池以串联方式组合，单体电池由质子交换膜、催化剂、气体扩散层、双极板以及密封圈构成。系统配件包括压缩机、加湿器、氢循环气系统、传感器与控制系统。三、膜电极行业现状分析1、燃料电池汽车燃料电池汽车是质子交换膜燃料电池成熟的商业化应用市场。从全球燃料电池市场规模来看，行业逐年上涨，市场增速预计加快。据统计，2020年全球燃料电池市场规模为36.9亿美元，同比上涨10.15%。从下游汽车市场来看，2021年全球氢能源汽车销量达16313辆，同比2020年增长68%，截止2021年保有量已达49562辆，预计2021年燃料电池市场规模增速快于2020年。从中国市场来看，2016-2019年行业快速增长，2020年受疫情影响略有滑坡。据统计，2020年中国燃料电池市场规模为15亿元，同比下降44.44%。从下游市场来看，2021年燃料电池汽车销量达1586辆，同比2020年增长35%左右；据工信部数据显示，2022年前三个月氢能源汽车产销量分别为856辆和738辆，同比分别增长7.2倍和3.9倍，行业或将迎来爆发期。2、膜电极市场规模2021年电堆成本约占燃料电池系统成本65%。膜电极主要包括催化剂、质子交换膜以及气体扩散层，占电堆成本的75%左右，其中催化剂占电堆的36%，双极板占电堆的23%，质子交换膜占电堆的16%。据中国氢能联盟数据，2020年我国燃料电池电堆年新增市场规模为3.6亿元。预计2021-2025年燃料电池电堆新增市场需求的CAGR为87%。2025/2030年，燃料电池电堆新增市场分别为75/238亿元。随着氢燃料电池产业发展，其上游零部件膜电极市场需求随之增长。根据中国氢能联盟数据，2020年中国膜电极新增市场需求为1.8亿元。预计2021-2025年我国氢燃料电池车用膜电极的年新增市场需求的CAGR为83%。2025/2030年前我国膜电极新增市场37/173亿元。四、膜电极行业竞争格局从企业布局情况来看，21年后国内膜电极企业扩产速度加快，双面直接涂布技术和膜电极一体成型技术正在成为主流。国外膜电极供应商已具备膜电极批量自动化生产线，单线年产能在数千平方米到万平方米级。2019年后鸿基创能、擎动科技、武汉理工氢电以及泰极动力国产生产线先后正式落成，我国的膜电极领域逐步开启批量化生产步伐。具体企业布局情况整理如下：五、膜电极行业未来发展趋势1、国内企业膜电极主要参数已经与国际先进水平接近，部分参数可以超过国外先进水平。目前，国内已经有一批可以独立研发、生产膜电极的企业，从产品性能来看，主要性能参数方面与国际水平接近，如部分领先企业功率密度可达到1.4W/cm2，耐久可达20000小时以上。国内领先膜电极企业鸿基创能、武汉理工新能源、擎动科技膜电极产品功率密度均超过1W/cm2，鸿基创能达到1.4W/cm2，测试使用寿命超过1~2万小时，已基本满足产业化应用需求。2、国