燃料电池专题报告：终极新能源汽车-燃料电池汽车

2016年06月01日SOUTHWESTSECURITIESl燃料电池开启能源多元化新纪元。燃料电池(FuelCell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。由于燃料电池的原料是氢和氧化剂，排放出来的是水，所以这种“小发电”厂的方式，转换效率极高，并且真正实现零污染排放，它改变了能源利用的方式，开启了能源多元化的新纪元。l燃料电池领域，走在前端的是日韩和美国。2014年，美国的燃料电池出货量为140MW，比亚欧地区出货量高出三倍，发展迅猛。其次是以日韩为代表的亚洲。美国的燃料电池在过去的五年中发展最迅速，这主要得益于美国能源局和国防局的大力支持。美政府将氢能和燃料电池确定为维系经济繁荣和国家安全的至关重要、必将发展的技术之一；日本对燃料电池的支持力度超过了所有其他国家。日本在核泄露之后，已经放弃了纯电动车的计划，而天然气的制定标准很多都不在日本手里。所以燃料电池这项真正清洁,大量核心专利掌握在日本的路线就被明确为未来的发展方向；中国则是潜力巨大的市场。国内FCV汽车已经渡过技术开发阶段，进入市场导入阶段，降低成本和加强加氢站的建设成为重中之重。lFCV——终极新能源汽车方案。目前国内无论政策还是产业，都是纯电动车飞速发展的时代，这点毋庸置疑。但是通过纯电动车在续航能力、充电速度上有着天然的、技术上难以克服的缺陷，而这些都是燃料电池汽车所能轻松达到的目标。燃料电池汽车推广的难度通过政策的支持、习惯的培养可人为控制。所以我们知道，燃料电池汽车是终极意义上的新能源汽车!l燃料电池是化学电源的一个更高的发展层次。二次电池必须向全密封系统发展而力求做到免维护，而正是因为二次电池是个密封系统，才决定了它的能量密度不可能很高。而燃料电池则是一个开放式系统，电堆只是电化学反应场所而已，系统的能量密度主要取决于储氢系统的储存量。正因为是个开放体系，燃料电池在能量密度上提高的潜力更大，并且先天具有更好的安全性，这个优点恰恰是任何一种二次电池都不具备的。站在电化学器件的角度，相较于二次电池，燃料电池是化学电源的一个更高的发展层次。l燃料电池成本现在非常高，整个产业链投入的资源还不多，导致各个环节成本都比较高，这是燃料电池推广的主要困境之一。燃料电池的系统成本为$200/kW。美国能源局做过测算，按照年产量50万辆来折算，成本是$49/kW,预计到2017年将下降到$30/kW,也就是说成本在两年期间下降40%，即可与内燃机成本相媲美。l燃料电池为大势所趋，相信随着行业活跃度的增加，该概念也会频繁地被炒作，并且相关标的也会增加。建议重点关注：三环集团、南都电源、圣阳股份，同时也需要注意到A股的电池及新材料相关标的，已经有不少公司进行技术储备，推荐关注猛狮科技。西南证券研究发展中心西南证券研究发展中心行业相对指数表现行业相对指数表现电气设备沪深300 数据来源：西南证券基础数据基础数据 相关研究相关研究1．燃料电池开启能源多元化新纪元 11.1美国燃料电池发展迅猛 31.2日本确立燃料电池为国家战略目标 41.3中国燃料电池发展前景广阔 62．FCV——终极新能源汽车方案 82.1燃料电池的能量密度具有更大的潜力 92.2燃料电池在功率密度上高出一个数量级 102.3燃料电池充气时间具有优势 112.4燃料电池稳定性有待提高 112.5燃料电池产生链成本需进一步下降 112.6燃料电池基础设施需要大量投入 133．关键材料等基础研究领域急需突破 图1：燃料电池工作原理 1图2：燃料电池系统 1图3：全球燃料电池出货量（单位：MW） 2图4：燃料电池出货量以PEMFC、SOFC和MCFC为主 2图5：燃料电池应用以固定式为主 2图6：美国市场主要燃料电池厂商已经开始盈利 3图7：美国41州都在用燃料电池 4图8：美国燃料电池主要客户 4图9：2020年日本全国有望建设上百座加氢站 5图10：丰田燃料电池叉车 5图11：日野燃料电池大巴 5图12：日本累计专利数量世界排名第一 6图13：国内用于示范的燃料电池汽车 7图14：国内产业链上主要的公司和研究院 8图15：大连物理化学研究所燃料电池研究 8图16：预计燃料电池成本会出现大幅度下降 12图17：铂担量下降非常快 13图18：碳布围观结构 13图19：北京加氢站 14图20：上海安亭加氢站 14图21：充分利用电力和氢能 15图22：近两年相关个股走势 17表1：车用各种能源的特点 1表2：丰田Mirai和特斯拉ModelS性能对比 4表3：节能与新能源汽车的概念和分类 8表4：动力电池基本技术指标 9表5：能量密度对比 9表6：大连物化所催化剂性能和稳定性测试结果 11表7：A股和H股燃料电池相关标的 16111．燃料电池开启能源多元化新纪元燃料电池(FuelCell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池，电通过化学反应而被生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。数据来源：三星电子，西南证券数据来源：新源动力，西南证券和普通电池一样，燃料电池最大的应用市场也还是车用。由于燃料电池的原料是氢和氧化剂，排放出来的是水，所以这种“小发电”厂的方式，转换效率极高，并且真正实现零污染排放，它改变了能源利用的方式，开启了能源多元化的新纪元。从差到极好从差到极好从差到极好好供给能力差好差好差好差好数据来源：丰田研究院、西南证券基于以上的特点，已经有众多研究所和公司在该领域涉足。走在前端的是日韩和美国。2014年，美国的燃料电池出货量为140MW，比亚欧地区出货量高出三倍，发展迅猛。其次是以日韩为代表的亚洲。虽然2015年数据还没出来，但是预计日本的出货量比2014年有很大提升，并带动全球的出货量的增长。22数据来源：DOE、西南证券按照电解质的不同，燃料电池可以分为碱性燃料电池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。燃料系统按照应用分为3个：便携式，固定式与运输式。现今的氢燃料电池研究主要集中在电动汽车领域及其相关设备的研究上。便携领域指的是那些可以移动的装置，比如辅助动力装置（APU）。固定领域指的是设于固定位置产生电力的装置，比如发电站。运输领域为那些提供车辆推进或者其他动力的装置。燃料电池系统多种多样，发电量小到1瓦大到百万千瓦。全球的燃料电池以PEMFC、SOFC和MCFC为主，另外两个是最早出现的燃料电池，逐渐会被这三类取代。应用上，由于交通领域还没发展起来，所以仍然以电站用为主。数据来源：DOE，西南证券数据来源：DOE，西南证券33可以看到，美国的燃料电池在过去的五年中发展最迅速。这主要得益于美国能源局和国防局的大力支持。美政府将氢能和燃料电池确定为维系经济繁荣和国家安全的至关重要、必将发展的技术之一。能源部负责支持燃料电池研究和混合型燃料电池汽车FCV的规划；国防部则侧重于氢能和燃料电池在军事方面的应用。2013年5月，美国政府主导发起了“H2USA”项目，旨在促进FC在交通运输领域的应用以及加强氢燃料基础设施的建设。韩国现代、德国奔驰、日产汽车、丰田汽车和通用汽车等十余家企业已经与美国能源部达成了协议，将准备推出首轮氢能源汽车。2012年，全球燃料电池产业近80%的投资是在美国。加州计划在2015-2017年实现燃料汽车的商业化，在2015年之前建设68个加氢站以满足10000～30000辆燃料电池汽车需求。目前国际汽车厂商如丰田、现代纷纷决定以加州为窗口进行燃料电池车市场化的实验。在政府的大力推动下，美国大部分燃料电池厂商正逐步走上正轨，开始盈利。FuelCellEnergy2012年的电池出货量为52MW，产能为90MW，当其2013出货量达到90MW左右，公司实现了净盈利。数据来源：DOE、西南证券燃料电池以固定式为主，便携式和交通用都较少。从下游客户类型上来看，也是以热电联产电站、备用及远程电源、物流、叉车和军用为主，最大增长潜力的汽车市场尚待开发。美国已经在41个州应用了燃料电池，加州是应用最多的州。在燃料汽车FCV领域，美国市场上除了现代的Tuscon和丰田的Mirai，还没有其他车型。另外本田2016年将开始对客户进行销售。宝马、福特、戴姆勒奔驰和通用汽车都开始和丰田、本田、尼桑、现代等展开合作。按照他们的合作计划，福特和戴姆勒可能更早进入FCV市场。44数据来源：DOE，西南证券数据来源：美国氢能源协会，西南证券日本对燃料电池的支持力度超过了所有其他国家。日本在核泄露之后，已经放弃了纯电动车的计划，而天然气的制定标准很多都不在日本手里。所以燃料电池这项真正清洁,大量核心专利掌握在日本的路线就被明确为未来的发展方向。为了全力推动氢燃料电池行业的发展，日本政府已经与丰田，本田联手开启了新一轮的研究开发措施。2015年6月5日，日本国立“新能源及产业技术综合开发机构”（NEDO，日本的科技计划管理机构之一宣布部署新的燃料电池汽车研发项目。准备调动产学研力量，挑战下一代燃料电池技术，大幅度提高燃料电池性能，进一步降低成本，降低铂（Pt）担量，以实现燃料电池汽车的真正普及。NEDO最新公布的燃料电池汽车研发项目，设置了2个大的项目及相关课题。其中，“燃料电池车基础技术研究”项目，研究方向涉及燃料电池内部机制解析技术、燃料电池新材料设计开发技术及燃料电池商用车耐久性评价技术等，课题承担单位主要是大学、研究机构；“燃料电池量产技术研究开发”项目，研究方向涉及“核壳”催化剂量产技术、高可靠性电解质膜生产流程、具有感知功能的全新膜电极（CCM）量产装备等，课题承担单位主要是企业。丰田是该领域当之无愧的王者。从90年代开始，丰田就已经在氢燃料电池方面开始布局。2014年底，日本丰田汽车公司的首款燃料电池乘用车Mirai成功上市，最震撼世界的是，它成功地大幅度下降了整车成本。Mirai在日本的售价为723万日元（约37.5万人民币享受国家补贴之后，实际价格为520万日元（约26万人民币极具吸引力。3数据来源：公开资料，西南证券55限制燃料汽车推广的主要原因是：成本和基础设施。日本政府对技术设施的支持力度很大：2015年初，日本45座加氢站已经建成投入使用，这标志着日本目前这一代燃料电池汽车相关技术已经进入商业化实用阶段。将来在4大都市圈及连结各都市圈的高速干道沿线会设置100座左右的氢气供给基础设施。目前，81个加氢站已经正式运营列入2016年春天的建设计划。数据来源：丰田汽车研究院、西南证券在燃料汽车方面，日本有关方面启动了新一轮的示范推广措施。2015年7月下旬，日本交通局已经开始对丰田汽车与日野汽车开发的、计划于2016年度上市销售的“丰田燃料电池巴士”进行试运行考核，考核其在东京市中心区域拥堵及频繁变更车道行驶工况下的行驶性数据来源：丰田汽车研究院，西南证券数据来源：丰田汽车研究院，西南证券东京都为了在2020年东京奥运会期间，实现建立“氢能社会示范区”的目标，除准备推广6000辆燃料电池乘用车外，还将逐步将东京的“都营巴士”替换为燃料电池大巴，进一步推动燃料电池巴士的应用和产业化。大部分汽车制造商都结成联盟，立志于2015年，以4大都市圈为中心，开始面向普通大众展开FCEV量产车的销售。而日本掌握的燃料电池专利技术也是世界第一。丰田已经有5680个专利，并且承诺全部免费对市场公开。美国在专利储备上排名第二，韩国再次之。66日本美国韩国德国加拿大台湾法国英国其他数据来源：DOE、西南证券可以预见，在今后的五年当中，日本在燃料电池汽车方面发展会非常快，燃料电池的出货量和产量将大幅度提升，带动整个亚洲地区的发展。现在任何行业的发展都需要强烈关注到中国，因为这是潜力巨大的市场。我国的燃料电池发展较晚，但是最近两年发展很快。国内FCV汽车已经渡过技术开发阶段，而进入市场导入阶段，降低成本和加强加氢站的建设成为重点。中国的燃料电池研究始于1958年，原电子工业部天津电源研究所最早开展了MCFC的研究。70年代在航天事业的推动下，中国燃料电池的研究曾呈现出第一次高潮。90年代中期，由于国家科技部与中科院将燃料电池技术列入"九五"科技攻关计划的推动，中国进入了燃料电池研究的第二个高潮。在中国科学工作者在燃料电池基础研究和单项技术方面取得了不少进展，积累了一定经验。但是，由于多年来在燃料电池研究方面投入资金数量很少，就燃料电池技术的总体水平来看，与发达国家尚有较大差距。近几年中国加强了在PEMFC方面的研究力度。2000年大连化学物理研究所与中科院电工研究所已完成30kW车用用燃料电池的全部试验工作。北京富原公司也宣布，2001年将提供40kW的中巴燃料电池，并接受订货。目前燃料电池在中国已经开始全面发展，在便携式燃料电池、固定式燃料电池和燃料电池汽车领域都有较大规模的发展和示范。中国燃料电池和氢能研究相关的政府资金支持主要来自863国家高新技术研发项目和973国家基础研究项目，项目目标由科技部确定，主要目标是提高寿命和降低成本。中国发展策略以5年为一个周期，所以被称为“5年计划”。在过去的四个“5年计划”中，燃料电池和氢能在不同程度上得到了政策支持：第九五期间(1996-2000)约有3000万人民币；第十五期间的总计划投资接近1亿人民币；在“十一五”期间有3300万人民币。“十二五”期间的投资包括主要用于863项目的1亿人民币和973项目中另有7000万的投资，资金将被五/五分，分别用于SOFC和非铂类催化剂的研发，多与中国大学（如清华大学、同济大学）联合进行项目研究。过去6年中进行了很多燃料电池和氢能示范项目，通常与备受瞩目的活动一起进行。项目大多是交通工具，如小型的高尔夫车、大型的燃料电池轿车和燃料电池公交车等。77燃料电池公交车项目此项目由中国政府、联合国开发计划署与世界环境基金于2003年3月启动，第一阶段为2006年6月到2007年10月，3辆戴姆勒克莱斯勒燃料电池公交在北京运行。运行期间共载客57000人，总行驶里程92000公里，可用性达90%。第二阶段在上海，启动于2007年11月，结束于2010年世博会截止，主要是6辆上海汽车公司的燃料电池公交的示范运营，其中3个车辆的电堆来自巴拉德动力，3辆来自于中国国内供应商。2008年奥运会此次示范项目共投入车辆600辆，运行里程超过235万公里以上，在保证安全运行的前提下，顺利完成了奥运期间承担的运行任务。参与奥运示范的新能源车主要包括：混合动力客车：一汽10辆、东风15辆，主要在围绕奥运村的公交专线上运行。混合动力轿车：一汽5辆、奇瑞50辆、长安20辆，主要作为奥运出租车。纯电动客车50辆，在媒体村和奥运村作为摆渡的大客车，运送中外媒体工作人员和运动员。东风提供的纯电动场地车415辆，主要在场馆内服务。北汽福田/清华燃料电池大客车3辆作为公交车使用。上海大众/同济的燃料电池轿车20辆，主要作为科技部和北京运输局的公共用车。同时，燃料电池轿车和客车都参与了奥运马拉松比赛，轿车作为先导车，大客车作为收容车。此外，中通的5辆纯电动客车担任交通的摆渡任务，由奥组委交通部负责。2014新能源汽车万里行2014年9月3日，创新征程--2014新能源汽车万里行发车仪式在上海汽车博物馆正式启动。新能源车队由荣威550PLUG-IN插电式混合动力车、荣威E50纯电动车和荣威750燃料电池车组成，将分南北两线，北线从西藏预热，历经南京、青岛、大连、唐山收官北京；南线历经杭州、南昌、厦门、深圳、佛山、昆明，收官成都。行程涵盖全国14个省市自治区25个城市，超越10000公里。在展示新能源汽车的同时，新能源车队也将接受沿海潮湿、高原极寒、南方湿热、北方干燥的考验，以充分检验新能源汽车在多种气候、路况、海拔等自然环境下的适应性和可靠性。数据来源：大连物理化学研究所、西南证券目前，国内共有200辆FCV在示范运行，累计运行里程约10万公里。FCV的性能已经与国际接近，但是成本和耐久性亟待改善。在市场导入的阶段，现在仍然是以大学研究所和部分汽车企业为主。从整个产业链来看，中游燃料电池电堆的技术实力较强，商业化运作也有了一定的时间，正在往上和往下两个方88面推动行业的整体发展。在上游，燃料电池的关键原料，即膜，炭纸，催化剂，MEA，双极板等批量生产线还需要大量的投入。已经有不少企业表示出对原料生产线投入的兴趣，但是目前仍然缺少强有力的催化剂。在下游，燃料电池生产生正与发动机生产单位融合，在提高燃料电池系统可靠性和寿命的同时，尽快导入汽车生产制造商的生产线当中。上汽,荣威在FCV的领域具有先发的优势。但目前可以看到，中通，宇通等大巴车对FCV的兴趣更大，不少车企已经着手准备生产FCV大巴，抢先布局。燃料电池电堆的生产知名企业是大连新源动力。这是源自于大连物理化学研究所的企业，也是第一家国内将燃料电池产业化的股份制公司。在前几年，公司在承接科技部的“863”计划专项(车用燃料电池发动机研制课题)中，取得了众多技术突破。目前已经初步完成产业布局，现有产能为10MW。数据来源：公开资料，西南证券数据来源：大连物化研究所，西南证券2．FCV——终极新能源汽车方案1885年，当德国人卡尔本茨第一次将由汽车引擎带动的三轮车驶出试验场的时候，全世界都沸腾了。这是一台采用单缸0.9马力的油气机，具备了现代汽车的基本特点。100多年过去，我们可以看到，内燃机汽车的出现极大地改变了人类出行的方式，从人力车、马车变为以化石燃料为驱动的汽车。而如今，人类再次面临巨大的变革，以化石燃料为驱动的车辆将逐渐转变为以清洁能源为驱动的车辆。什么是新能源车：纯电动车BEV、混动汽车PHEV及燃料电池汽车FCV。天然气汽车（CNG/LNG）数据来源：西南证券99关于混动汽车这里不做过多的阐述，因为混合动力汽车是指有电动马达作为发动机的辅助动力驱动汽车，车内装有内燃机和电驱动两种动力源，相互切换使用，内燃机动力作为辅助动力源，被关闭后即为纯电动汽车。混合动力汽车是现阶段技术相对成熟的过渡类型的新能源汽车。目前国内无论政策还是产业，都是纯电动车飞速发展的时代，这点毋庸置疑。但是通过纯电动车在续航能力、充电速度上有着天然的、技术上难以克服的缺陷，而这些都是燃料电池汽车所能轻松达到的目标。燃料电池汽车推广的难度通过政策的支持、习惯的培养可人为控制。所以我们知道，燃料电池汽车是终极意义上的新能源汽车!作为新能源汽车的动力核心，我们需考察锂电池的比能量、比功率、充放电效率、稳定性和成本这主要的几个方面。为了能使电驱动的加速性能、爬坡性能以及负载性能与内燃机车达到同一水平，电池电池中能量必须经过充电-放电-充电的循环，高德电池组在快速充电和放电的过程中需保持性能的稳定性，使其在动力不仅能够降低电池的初始购买成本，而且还要提高数据来源：西南证券我们分别从这几个方面进行阐述：目前来看，动力用锂电池的能量密度仍然有待提高。锂电池的能量密度远比汽柴油要低。虽然相比内燃机汽车，电动汽车动力系统能产生更高的效率，但是对于同样的行驶里程，电动汽车需要更多更重的电池。而更多的电池使得电动汽车的价格很难下降。-每单位里程载重（KG）11每单位里程耗费能量（L）19-数据来源：西南证券提高锂电池的能量密度是提升电动汽车续航里程的关键，影响锂电池容量密度的主要是正极材料、负极材料，目前负极材料主要是以石墨为主的材料，比容量达到370mAh/g，远远高于主要的正极材料的比容量（NCM的理论比容量为274mAh/g，实际为170mAh/g因此即使正极材料达到理论极限值甚至与负极材料相同，汽油的能量密度仍然为锂电池的50倍。同等质量下，汽油的能量容量是锂电池的50倍左右；但是电动汽车在行驶阶段能量利用效率大致在80%左右（Tesla可以达到92%是内燃机的4倍。所以综合来看，电动汽车每单位里程的动力能源载重是传统汽车的12-13倍。但是燃料电池就不同了，从最基本电化学原理的角度思考，这个问题并不难理解，二次电池的能量密度增加并不遵循摩尔定律，能量密度更高的新型化学电源体系目前还都处于基础研究阶段，产业化前景依然很不明朗。相对而言，PEMFC的能量密度不是问题，即便通过最简单的增加储氢罐数量来保证续航里程，可操作性也相对比较容易。另外，二次电池必须向全密封系统发展而力求做到免维护，而正是因为二次电池是个密封系统，才决定了它的能量密度不可能很高。而燃料电池则是一个开放式系统，电堆只是电化学反应场所而已，系统的能量密度主要取决于储氢系统的储存量。正因为是个开放体系，燃料电池在能量密度上提高的潜力更大，并且先天具有更好的安全性，这个优点恰恰是任何一种二次电池都不具备的。站在电化学器件的角度，相较于二次电池，燃料电池是化学电源的一个更高的发展层次。在技术上，锂电可以采用一些工艺措施(比如将电极做得很薄或者增加导电剂含量等等)实现较大倍率充放电，但是这些技术措施必将牺牲电池的能量密度。也就是说从根本上而言，锂电单体电芯是不可能同时兼具高能量密度和高功率密度的。举例来说，A123的AHR32113单体电芯倍率性能非常优异，在40C的超高倍率测试条件下的功率密度可以高达2.7KW/Kg，但其能量密度只有70Wh/Kg。iPhone6的软包电芯能量密度已经达到了250Wh/Kg的水平，但是它的倍率性能只能够在低于0.5C的低倍率充放电。燃料电池可以很容易同时兼具高能量和高功率特性，这正是其独特的开放式工作原理决定的。电堆是电化学发生的场所，其独特的异相电催化反应过程，使得不管是氢的电化学氧化还是氧的电化学还原，都可以在Pt/C催化剂表面获得较高的交换电流密度。事实上，目前Toyota和GM的新一代PEMFC电堆，在实际工况下(单电池0.6-0.7V)电流密度普遍接近1A/cm2的水平，比目前国内广泛使用的LFP动力电池在1C倍率下的电流密度高出大约两个数量级。ToyotaMirai的PEMFC系统的能量密度超过350Wh/Kg，而功率密度已经达到了2.0KW/Kg。相比之下，TeslaModelS的锂离子电池系统的功率密度则只有0.16KW/Kg，整整比Mirai低一个数量级。PEMFC电堆是单电池通过压滤机方式组装起来的，其功率可以通过增加单电池数量而提升。而PEMFC的能量密度则取决于储氢系统的储氢量，同样也可以通过增加储氢罐体积或者数量而获得提升。也就是说，PEMFC系统可以同时兼具高能量密度和高功率密度，而这个特点则是任何一种二次电池都不可能具备的，还是在于封闭体系和开放式工作方式的本质区别。而同时兼具高能量和高功率的工况特性，恰恰是现代汽车对动力系统的最基本技术要求。相对于锂离子动力电池的快充难题，燃料电池加注氢气的问题要容易不少。目前几乎所有的FCV，都可以在三分钟内加满氢气。虽然三分钟比常规的加油时间要长点，但电动车无法与之相比。不过电动汽车充电和电网的结合很容易，基础设施建设成本低、设备简易，而燃料电池的加氢问题，基础设施建设难度远比建充电站要大得多。所以电动汽车与燃料电池车的充放电不好直接对比，需要从更多的维度进行考量。燃料电池的稳定性比较差，主要表现在针对电池阴极的氧还原反应催化剂活所谓的铂催化剂中毒指的是：硫及硫化物、一氧化碳在铂的表面结碳、结焦等，叫做催化剂中毒。一氧化碳对铂是很强的毒物，极容易吸附于催化剂表面，阻碍燃料的催化氧化，并给电池阳极带来很大的过电势。现在主要研究集中在抗一氧化碳的催化剂，主要采用掺入其他物质以降低氧化CO的电势。大连物理化学研究所及其他一些研究所已经在此领域有所突破。比如新型PtPd核壳催化剂的质量比活性大大增加，性能和稳定性测试结果也非常好。数据来源：大连物理化学研究所，西南证券燃料电池成本非常高，整个产业链投入的资源还不多，导致各个环节成本都比较高，这是燃料电池推广的主要困境之一。数据来源：DOE、西南证券目前燃料电池的系统成本为$200/kW。美国能源局做过测算，按照年产量50万辆来折算，成本是$49/kW,预计到2017年将下降到$30/kW,也就是说成本在两年期间下降40%，即可与内燃机成本相媲美。系统成本的下降来自于很多方面：质子交换膜质子交换膜电池（PEMFC）的核心部件，一种厚度仅为50~180um的极薄膜片。最常用的是美国杜邦公司的Nafion质子交换膜，Nafion膜的成本在600美元/m2，批量生产有望降至50美元/m2。催化剂+电极燃料电池的催化剂一般使用贵金属铂，铂催化剂分散在电极（包含阴极和阳极）表面，构成催化剂层，电池铂载量过高一直是阻碍燃料电池发展的重要因素。膜电极上铂的负载量从研究之初的4mg/cm2降到了目前的0.2-0.4mg/cm2之间，将来采用新镀层技术，铂载量有望降至0.02-0.04mg/cm2之间。电极是氢或空气能够通过的空隙率为80%的微孔碳纸或碳布，目前的成本在$1400/m2，据ADL报告称，不含铂的电极成本未来预计下降到$96/m2。数据来源：大连物化研究所，西南证券数据来源：大连物化研究所，西南证券双极板双极板是把单个的燃料电池组装成燃料电池堆，为氢燃料、空气和水提供通道。燃料电池的双极板材料主要是石墨等碳材料，制造过程成本很高，未来的方向是碳复合物高分子充填石墨的注塑成型或者应用不锈钢，成本可由目前的$1650/m2降至$35/m2。当然，电池系统成本约占整车成本的60%。丰田的Mirai已经向世界展示了降低成本的能力，Mirai的燃料电池系统成本为$200/kW,并且有望在2020年下降到$50/kW,这样就和内燃机成本差不多了，那么整车成本会显著下降，比内燃机车更有吸引力。燃料电池车FCV市场推广的主要难度就在于氢气的制取、存储、运输还不成系统，加氢站的建设成本比较高。具体来说：氢气的制取、存储和运输传统制氢方法主要有：煤制氢、天然气制氢、甲醇制氢和电解水制氢。煤制氢成本最低，基本在￥0.2/W，天然气和甲醇制氢现在成本都在￥0.4/W左右，非常具有竞争力；电解水制氢还比较贵，成本在￥0.8-￥1.0/W之间。我国在制氢方面潜力巨大，煤、天然气、甲醇制氢都技术成熟，成本较低，电解水虽然成本较高，但确是解决西北等弃风、弃光问题的途径，成本有望得到进一步的下降。通常氢能以三种状态存储和运输：高压气态、液态和氢化物形态。短期内，高压罐储氢罐是主要的氢储存和运输手段。未来将大力发展轻质材料以及液态储氢材料。国内现在主要的难度在于70Mpa的储氢罐的制备。交通工具要求储氢能力必须达到6.5wt%（重量百分比为了减小储氢罐的体积，方法是高压气态存储，70MPa高压储氢是国内外氢能储存的发展目标和研究重点，主要为由碳纤维复合材料组成的新型轻质耐压储氢容器，为了达到500公里的一次续航里程，采用70Mpa的储氢压力，其储氢系统要有125kg，体积要达到260L，目前的价格高达万元。目前各汽车厂商均计划使用70MPa的高压氢燃料罐，如果实现了技术突破进行量产，这部分成本下降会非常快。加氢站建设作为给燃料电池汽车提供氢气的基础设施，加氢站的数量也在不断增长，各种示范活动在全世界各地火热展开。根据FuelCellToday统计，截至2006年，全球范围内建成的加氢站已达140多座，北美新建加氢站数量在全世界新建加氢站中的比重增大，发展更为迅速。同时除德国外，其它欧洲地区也加快了氢能基础设施的研究建设步伐。美国处于规划中的加氢站有40多座，占绝大多数。目前一个新加氢站的建设成本高昂。大约在500万美元左右。日本对于加氢标准控制严格，是直接导致加氢站成本高昂的原因。另外随着最大头的压缩机国产化，设备购置成本也可以大幅度下降。加氢站和充电站建设体系不同，加氢站可以在原有的加油站改造，石化企业一般是建设运营的主力。国内现在只有3个运营中的加氢站，还是需要更多的示范项目落地，加快加氢站的建设力度。数据来源：西南证券数据来源：西南证券3．关键材料等基础研究领域急需突破我们有理由认为，燃料电池汽车能够在不久的将来大放异彩。毕竟，在国际能源环境的压力下，在消费者不断分化的过程中，燃料电池车上能满足国家战略需求，下能惠及民生。我们看到，任何一个国家、公司想要在将来博取成功，必须在基础研究加大投入、必须在材料领域进行突破。我国在政策上面对燃料电池一直很支持，《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》提出，燃料电池汽车、车用氢能源产业与国际同步发展；2014年7月发布的《关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》提出，通过国家科技计划，对新能源汽车储能系统、燃料电池、驱动系统、整车控制和信息系统、充电加注、试验检测等共性关键技术以及整车集成技术集中力量攻关，不断完善科技创新体系建设。但是就目前来说，燃料电池离全面的产业化还有不小的距离。尤其在我国，可以说这两年年国家的精力放在纯电动车领域，对燃料电池的支持力度还有待进一步加强。FCV目前处于市场导入阶段，急需突破的关键点有：加大燃料电池关键材料（膜、炭纸、催化剂、MEA、双极板等）批量生产线的资金投入与研发投入，实现关键材料国产化，为燃料电池商业化奠定基础。提高电堆性能，重点提高电堆的可靠性与耐久性。促进燃料电池过程研究结果与发动机生产单位的融合，把抑制衰减过程的措施落到实处，进一步深入研究阳极水管理过程、低温启动，系统模块化，提高燃料电池系统的可靠性与寿命。发展燃料电池发动机快速评价方法，推进加氢站建设和燃料电池汽车的示范运行，以示范带动技术链与产业链的发展。70MPa氢瓶，空压机，加氢站的建设是燃料电池车商业化必须攻克而又很艰巨的任超低铂，非铂催化剂的电极开发与实用。我们认为，燃料电池的前景光明，它将与电动车、混动车一起，打造梯级利用的交通环境。而纯电动车、混动车、燃料电池车都可以发挥自身的优势，找到目标消费群体。BEV适合短途，FCV、PHEV适合长途。需要注意的是，由于国内燃料电池的发展落后于日韩和美国，所以国内行业的风险在于：国外巴拉德动力、普拉格能源对于市场的侵蚀。2015年6月巴拉德签署大单，为江苏省如皋市和广东省云浮市首批部署的33辆燃料电池动力公共汽车提供燃料电池动力产品和技术解决方案。数据来源：丰田汽车研究院、西南证券氢燃料电池技术是国家长期鼓励方向。财政部等四部委于2015年4月公布《2016年新能源汽车推广应用补助标准》，文件提出：燃料电池乘用车可享受每辆20万元补贴，燃料电池客车、货车可享受30万元补贴，大中型客车、中重型货车可享受50万元补贴。并且直至2020年，这一补贴标准不会退坡。A股的相关标的不多，且基本不是燃料电池的直接标的，属于概念股。目前只有一家亿华通是真正的燃料电池标的新三板上市公司。但燃料电池为大势所趋，相信随着行业活跃度的增加，该概念也会频繁地被炒作，并且相关标的也会增加。我们认为今年的板块催化剂有：Clarity燃料电池车在美国上市以及国内燃料电池客车订单的逐步披露。77-碳纤维材料数据来源：wind，西南证券综合主营业务所属行业的发展前景、是否能与燃料电池形成共振、以及在该领域的竞争力。我们建议重点关注以下标的：上汽集团：作为燃料电池的主要推动力量，本身已经具备燃料电池发动机的技术储备，理所应当地成为燃料电池收益第一股。大连新源动力本身就专注于与汽车企业的合作，以推动燃料电池汽车的发展。南都电源：作为储能的龙头，无论在渠道上技术上能够与新源动力形成很强的协同效应。我们认为今年储能政策可能有所进展，那么南都可以最快地进行情景设定，燃料电池