燃料电池汽车行业分析报告Word文件下载.docx

1、4、产业链上的中国企业.24（1）新源动力：中国燃料电池领域规模最大的企业.24（2）神力科技：中国燃料电池技术研发和产业化的领先者.25（3）中科同力：致力于质子膜燃料电池中质子膜的研制与生产.26（4）贵研铂业：燃料电池催化剂提供商.26四、国内外燃料电池汽车发展现状271、各国政府大力发展燃料电池汽车.28（1）日本：FCCJ计划2015年实现燃料电池汽车商业化.28（2）德国：欧洲氢燃料电池汽车最活跃的国家.30（3）英国：H2MobilityRoadmap.31（4）美国：以加州为代表的零排放汽车计划（ZeroEmissionVehicles）.33（5）中国：扶持力度相对较弱，尚处

2、于技术验证阶段.342、各大汽车制造商致力于燃料电池汽车的研究与推广.35（1）戴姆勒（DAIMLER）：率先将PEMFC应用于汽车.35（2）福特（FORD）：与燃料电池汽车若即若离.36（3）通用（GM）：在燃料电池汽车领域研究历史最长.37（4）本田（Honda）：推出世界第一辆商业化燃料电池汽车FCXClarity.38（5）现代（Hyundai）：全球率先批量生产燃料电池汽车ix35FECV.38（6）日产（Nissan）：进入燃料电池汽车领域相对较晚，电池技术领先.39（7）丰田（Toyota）：燃料电池汽车领域投入力度最大、技术最先进.40（8）大众（Volkswagen）：近年

3、开始涉足燃料电池汽车.41（9）上汽集团（SAIC）：中国目前唯一可产业化燃料电池汽车的企业.413、三大燃料电池汽车集团联盟.42（1）戴姆勒/福特/雷诺-日产联盟.43（2）宝马/丰田联盟.43（3）通用/本田联盟.43五、燃料电池汽车产业化黎明到来441、技术：现有燃料电池汽车性能与传统汽车相当.452、成本：燃料电池系统成本持续下降.453、基础设施：加氢站建设先行，加速建设中.454、2015年是世界燃料电池汽车元年，丰田等车企开始商业化.46六、投资机会461、主要燃料电池汽车相关企业.462、投资思路.47一、FCEV是未来汽车发展的最理想方向1、节能减排压力巨大我国减排压力大。

4、仅从CO2排放量看，我国自2006年绝对值就已超过美国，成为世界第一排放大国。从趋势来看，未来一段时间排放量还将保持较快速度增长。从单位GDP二氧化碳排放量来看，经过长期的不懈努力，我国相对过去有了较大幅度改善，从1983年的27.46吨/万元降低到了2013年的1.67吨/万元。但与美国相比仍有较大差距，2013年美国单位GDP的二氧化碳排放量仅为0.52吨/万元。能源方面，我国石油、天然气的消耗量和对外依存度均呈现逐年增长趋势。石油对外依存度在2009年首超50%的警戒线，到2013年该数据上升到了58.10%，能源安全备受关注。天然气的对外依存度在近几年则呈现更快的增长，从2009年的5

5、.00%上升到2013年的31.60%。寻找替代能源和节能成为我国当前的重要任务。*汇率以每年平均值计算从目前的石油消耗情况来看，国内石油需求增量绝大部分用于满足汽车数量的增长，汽车已成为石油消耗的最大行业。按照中国每年新增2000万辆汽车来计算，每年将增加3000万吨成品油消费，折合成原油消耗为5000万吨，这已远远超过每年的新增原油消耗量。中国2013年汽车保有量（不含三轮汽车和低速货车）已达到1.37亿辆，折合成原油消耗为3.4亿吨，占13年原油总消耗的67.5%。汽车，作为主要的碳排放源和石油消耗源，首当其冲肩负着我国节能减排的重要使命。怎样降低排放、提高燃油效率、寻找新的动力源成为当

6、前汽车行业的主要发展方向。2、汽车多技术轨道并行任何一个产业的发展，从创新角度来看，对技术轨道的把握至关重要。Nokia的破产、Sony的没落，与把握错了各自产业的技术轨道均有很大关系。对于汽车产业，之前传统的内燃机汽车是主导产品，但面对环境和能源等多重压力，其作为主导地位正在被挑战，出现了多技术轨道并行的局面：（1）传统内燃机汽车技术改进，如涡轮增压、缸内直喷发动机、小排量发动机，轻量化；（2）混合动力汽车，如丰田普锐斯；（3）纯电动汽车，如比亚迪e6、Tesla；（4）燃料电池汽车，如现代ix35、本田FCXCalrity。3、FCEV兼具传统汽车和新能源汽车优点，是未来汽车发展的最理想方

7、向针对目前多技术轨道并行的局面，主流观点认为：中短期内传统内燃机汽车仍占据主导地位，内燃机汽车技术的持续改进仍将继续，但在节能减排方面贡献有限；混合动力汽车在电驱动的同时保留了常规燃料的便利，节能减排效果大于传统内燃机汽车，但也相对有限，属于过渡性产品；中长期来看，不耗油的电动汽车（包括纯电动汽车和燃料电池汽车）替代传统内燃机汽车成为未来发展趋势，其中零排放及行驶里程可与传统汽车媲美的燃料电池汽车将成为电动车市场的主流。燃料电池汽车具备电动汽车所有优点的同时兼具传统内燃机汽车性能：可以在几分钟内补充燃料；续驶里程达到数百公里；能量转换效率可高达60%80%，比内燃机要高23倍；燃料来源多样，不

8、依赖石油燃料可以从可再生能源获得；整个过程中燃料电池的化学反应主要产物是水，属于零排放或近似零排放。综合考虑，燃料电池汽车是未来汽车发展最理想方向。二、燃料电池汽车概况1、燃料电池汽车工作原理燃料电池汽车是电动汽车的一种，其通过氢气和氧气发生电化学反应将化学能转化为电能，进而驱动汽车行驶。其动力系统主要由燃料电池、高压储氢罐、电动机/发电机、动力蓄电池等组成。燃料电池作为主要能量源发电，并通过电机驱动车辆行驶。2、燃料电池按电解质分类，目前的燃料电池主要包括以下五类：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

9、料电池（PEMFC）。从商业化角度来看，目前各类燃料电池中应用最广泛的是熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）和质子交换膜燃料电池（PEMFC）。其中，MCFC和SOFC主要用于固定式燃料电池电站、家用热电联产，且商业化较为成熟，每年的量在不断增加。而PEMFC以其功率密度大、体积小、质量轻、室温下即可工作、起动迅速等优点被大量应用于燃料电池汽车领域。自1993年第一次应用于燃料电池汽车EnergyPartnersConsulier起，PEMFC就被公认为是在燃料电池汽车上最有应用前景的电力能源。其工作原理是：氢气与水蒸汽（加湿，防止膜的阳极面过干）的混合气一同输入扩散

10、到阳极催化剂层，在催化剂作用下发生氧化反应，一个氢分子分解为两个氢质子和两个电子。电子通过外电路形成电流，而氢质子则通过交换膜到达阴极，在阴极催化剂作用下与氧气、电子结合，生成水并释放热量。其中生成的热量和部分水随气流被带出电池内部,另一部分水则在电渗力等作用下通过膜向阳极方向移动。3、燃料电池汽车发展历史1801年，燃料电池诞生，但真正作为动力用于驱动运输机械是在一个多世纪以后的1959年，世界第一款搭载燃料电池的运输机械（Vehicle）阿利斯查尔默斯拖拉机（Allis-ChalmersTractor）问世。自此，燃料电池汽车便开始出现在公众视野，并向商业化道路迈进。反观燃料电池汽车50多

11、年的发展历程，大致可分为三个阶段：技术创新阶段、技术验证阶段和商业化前夕。（1）技术创新阶段（1959年1993年）技术创新阶段最大特点是技术不断更新，不同种类的燃料电池汽车相继出现，处于应用混沌期。在继第一款燃料电池拖拉机问世之后，1966年通用汽车推出全球第一款燃料电池汽车（Car）Electrovan。这是一款改装的通用汽车CHandivan，搭载32kW燃料电池系统，最高速度115公里/小时，最大续驶里程240公里。1970年，KarlKordesch基于奥斯汀A40推出一款燃料电池混合动力轿车，其动力性和当时的传统汽车相当。1993年，第一款质子交换膜燃料电池汽车EnergyPart

12、nerConsulier问世，标志着质子交换膜燃料电池正式登上燃料电池汽车的历史舞台，并一直延用至今。（2）技术验证阶段（19942007年）在技术验证阶段，各大汽车制造商主导了燃料电池汽车的发展，竞相推出各自的燃料电池汽车品牌用于展示和试运行。其中，戴姆勒最为积极，于1994年推出自己的第一辆燃料电池示范车NECAR。该车采用50kW质子交换膜燃料电池并装载压缩氢气罐，在之后又进行了四次改版。在1998年2000年期间，除戴姆勒之外，本田、日产、福特、大众、宝马、标志和现代等汽车制造商也都推出多款燃料电池汽车用于试运行。到2000年，各界对燃料电池汽车的关注达到顶峰。随后由于技术成熟度等原因

13、，持续近十年的燃料电池汽车浪潮被冲高回落，业界逐步转向混合动力和纯电动汽车技术，而对燃料电池汽车研究则从小型轿车转向公共汽车。虽然进入低谷期，但业界对燃料电池的研究一直没有停止。2005年、2006年相继出现两款具有深远影响的燃料电池汽车，标志着对燃料电池汽车的研究推广再次兴起。2005年，日内瓦国际车展上戴姆勒推出一款B级燃料电池汽车，续驶里程达400公里；2006年，本田推出Honda-FCX燃料电池汽车，续驶里程430公里，最高时速160公里/小时，是当时唯一一辆通过美国环境保护局和加州大气资源委员会鉴定的零排放燃料电池汽车。（3）商业化前夕（2008年）这一时期最大的特点就是各类燃料电

14、池汽车开始小批量商业化运行，同时加速推进配套基础设施（加氢站）的建设。2008年，本田FCXClarity开始在美国加州采用租赁的方式推广，月租金600美元，是第一款可市场销售的燃料电池汽车，标志着燃料电池汽车商业化迈出新的一步。同年，在北京奥运会上，20辆上海大众帕萨特领驭燃料电池汽车用于示范运行。2009年9月，戴姆勒、福特、通用、本田、现代-起亚、日产-雷诺、丰田等七大全球汽车制造商签署谅解备忘录，将2015年作为大举推进燃料电池汽车量产的时间节点，同时强调在2015年之前建造足够的加氢站，以达到燃料电池汽车商业化对基础设施网络的密度要求。随后的2010年2013年期间，性能更优的燃料电

15、池汽车被相继推出。2010年，戴姆勒展示的F800Style最高时速180公里/小时，续驶里程600公里；现代推出的ix35最高时速160公里/小时，续驶里程594公里。2011年，戴姆勒再推出一款燃料电池概念车F125！，其续驶里程提高到1000公里。同年，丰田推出商业化燃料电池汽车FCV-R，该车续驶里程约为700公里。2013年，大众开始将燃料电池作为动力在A7上试验。截至目前，除丰田外、现代也表示将在2015年开始大批量生产其氢燃料电池版途胜，而本田新一代燃料电池汽车也计划于2016年3月上市。2014年12月15日，丰田燃料电池汽车Mirai在日本国内正式销售，售价为720万日元，扣

16、除补贴后的实际售价为520万日元（折合人民币约27万元）左右。性能方面，加氢时间仅3min，续驶里程483km，0-96km/h加速时间为9s，最低工作温度为-22，与传统汽车相当。其使用的燃料电池组输出功率密度为3.1kW/L，达到世界最高水平。2015年夏季，该车将在美国和欧洲上市。三、燃料电池汽车产业链解析汽车行业是一个庞大的国家支柱产业，在整个产业链上包括了100多个相关产业。上游原材料部分有钢铁、橡胶、电子、机械等行业，下游部分则涉及汽车经销、保险、金融、加油站、旅馆等行业。整车厂处于核心位置。燃料电池汽车的产业链在传统汽车产业链的基础上进行延伸，形成了一条全新的产业链条。上游主要增

17、加了燃料电池、储氢罐、电机、电控系统等部件，下游则增加了制氢、加氢站修建、电池回收等产业。上游燃料电池、电机及电控系统作为燃料电池汽车产业链中最关键、最核心环节，占据了整个产业价值链的高端部分。在燃料电池汽车的成本构成中，电力驱动系统（包括燃料电池系统和电机驱动系统）的占比最高，是当前发展燃料电池汽车的最大掣肘，其产业链上的任何一个技术突破都将带来整个燃料电池汽车产业的发展。1、燃料电池产业链分析如果说发动机是传统内燃机汽车的心脏，那么燃料电池汽车的心脏是燃料电池。其寿命、成本在很大程度上影响了燃料电池汽车的整体性能和整个行业的商业化进程。目前在燃料电池汽车上运用最多的电池为质子交换膜燃料电池

18、（PEMFC），其关键部件为膜电极组件（MEA），包括质子交换膜、催化剂、扩散层、双极板（阴、阳极板）。（1）质子交换膜质子交换膜作为PEMFC的核心部件，是一种选择透过性膜，主要起传导质子、分割氧化剂与还原剂的作用。其不仅起到隔膜作用，也是电解质和电极活性物质（电催化剂）的基底。质子交换膜主要包括酚醛树脂磺酸型膜、聚苯乙烯磺酸型膜、全氟磺酸型膜、高温膜、碱性膜等。其中，全氟硫酸型膜以机械强度高，化学稳定性好，在湿度大的条件下导电率高，低温时电流密度大、质子传导电阻小等优点成为当前最为商业化的PEMFC电解质膜。目前，市场上应用最广泛的是由美国杜邦公司研制的Nafion系列全氟硫酸型膜。（2）

19、催化剂在质子交换膜燃料电池中对催化剂的要求包括：高催化活性、高稳定性、大比表面积、适当的载体以及好的导电性。由于反应分子在催化剂表面的吸附是发生催化的先决条件，铂（Pt）具有的优良分子吸附、离解行为使得铂系材料始终是催化剂的研究重点，早期采用镍（Ni）、钯（Pd），后来使用铂黑，但由于铂黑的粒度较大，分散性较低，导致铂的利用率较低。目前多采用Pt/C作为阳极反应的催化剂。由于Pt价格昂贵、资源短缺的问题日益突出，降低Pt的用量，探索非铂系催化剂一直是该领域研究的重点。目前，已取得相当大的突破，其中美国威斯康辛州麦迪逊分校化学系博士后马克.洛克维斯基制造出的一种新型二硫化钼，可以显著提高水制氢反

20、应的速度，其成本低廉，完全避开了铂的使用，如果成功推出，将大幅降低燃料电池制造成本，加速氢燃料电池汽车商业化进程。（3）扩散层扩散层是质子交换膜燃料电池的核心部件之一，起着非常重要的作用。主要包括支撑催化层，使气体反应物通过扩散层扩散到催化层，同时传递由催化层产生的电流。其主要材料包括碳纤维纸、碳纤维编织布、无纺布、炭黑纸。特殊的功能对扩散层提出了很多要求，除了要具有透气/透水性好、导电/导热性好、机械强度高、化学稳定性和热稳定性好以外，还应满足易于规模生产、制造成本低等商业化方面的要求。目前市场上的碳纤维纸/布等材料已经能很好的满足性能需求。近几年，主要研究的方向在于如何进一步降低价格。（4

21、）双极板（阴、阳极板）实际使用的燃料电池是由多个单电池通过串联而成的电池堆，因此单电池的阴极板就会与另一单电池阳极板接触，阳极板与另一燃料电池阴极板接触，从而形成双极板。双极板的作用是通过流道向电极提供反应气，向膜电极组件提供结构支持，防止液体冷却液及气体外漏，协调水与热的管理，同时将电流从一个电池单元传到另一个电池单元已组成电池组。作为质子交换膜燃料电池的关键组件之一，双极板占整个燃料电池重量的60%，成本的45%。其性能优劣直接影响电池的输出功率和使用寿命。目前常用的双极板材料有石墨、带涂层/无涂层的金属板、碳基复合材料。双极板材料和流场的选择是制约质子交换膜燃料电池产业化的关键因素之一。

22、目前，石墨双极板是最成熟的已商业化的双极板，具有良好的导电性能和耐腐蚀性能，但其易碎、质重、强度和加工性较差。未来，高性能、低成本模压成型的热固性树脂/石墨板和具有优异性能的金属板是双极板的发展趋势。2、氢产业链分析氢气作为燃料电池汽车的主要燃料，来源广泛。在氢气的制造、储存、运输和分配上积累了长期的商业经验。目前，全球每年氢气的产量足以支持2.5亿辆燃料电池汽车使用，同时一些在工业过程中作为副产物产生的氢也可以用于燃料电池汽车。作为燃料电池汽车产业链的重要部分，下游氢气的制取、储存、运输和分配很大程度上决定了燃料电池汽车是否可以商业化。其中，氢气的储运成本高于汽油4倍，是主要的限制因素。（1

23、）制氢氢气的来源有很多种，目前主要有电解水和蒸汽重整两种。电解水通过电解水制取氢气的方法历史悠久，工艺简单，转化效率可达75%85%，适用于小规模和现场化制氢，但由于耗电量大，因此发展受限。当电是由可再生能源，如风能、太阳能或核能产生时，则可以保证过程中没有碳排放。甲烷蒸汽重整甲烷蒸汽重整目前在工业规模生产中占主导地位，转化效率高达80%，该方法产生的CO2副产品可通过CO2固定装置捕获和封存，而原材料甲烷可通过沼气获得。此外，还有一种已经被开始使用的可持续工业化制氢方法是将生物质和废弃物气化，然后重整制氢。（2）储氢氢气具有极高的质量能量密度，但体积能量密度却很低，使用过程中必须通过压缩的形

24、式进行储存，因此其储存装置必须满足耐高压、高强度和气密性要求。目前，日本和欧美等国家燃料电池汽车上装载的储氢罐，承受压力均为70MPa。基于此储氢技术，燃料电池汽车的续驶里程已达到传统汽车水平，且加氢时间在5分钟之内。（3）加氢站燃料电池汽车的市场化需要氢能的基础设施“加氢站”及时跟进。基础设施建设滞后是当前制约燃料电池汽车快速发展的主要因素之一。而随着各大车企不断推出新的燃料电池示范车以及量产计划的临近，美日欧等国家纷纷加快了加氢站的建设以满足商业销售之初的需要。截至2013年3月，全球投入服务的加氢站总数达到208个，其中欧洲80个、亚洲49个、北美76个、其它国家和地区3个。2014年7

25、月，来自德国的大型工业气体制造商林德公司（LindeAG）启动了世界首个加氢站设备小规模量产计划，每年将建50个加氢站。目前，修建一个加氢站的成本大约为500万美元，费用高昂。日本政府计划到2020年将加氢站的建设成本降低50%以上，届时单个加氢站的修建成本将会在250万美元以内。3、产业链上的优势企业燃料电池汽车产业链中，不论是原材料、部件、电堆还是系统集成与终端产品，主要优势企业都集中在美日欧等汽车发达国家，缺少中国企业的身影。在众多优势企业中，包括了几家汽车制造商，分别为美国-福特、德国-戴姆勒奔驰、日本-丰田/日产/本田，它们在燃料电池汽车的商业化进程中均表现积极。4、产业链上的中国企

26、业在燃料电池汽车产业链上的中国企业主要集中于产业链上游质子交换膜燃料电池及相关组件的研制生产，竞争力较强的有新源动力、神力科技、中科同力、贵研铂业。中国燃料电池领域规模最大的企业大连新源动力主要从事质子交换膜燃料电池及组件的研制生产，被国家授予“燃料电池及氢源技术国家工程研究中心”，是目前国内燃料电池领域规模最大的企业。公司已实现燃料电池关键材料及关键部件、电堆组装的小批量生产，建成可年产5,500kw燃料电池堆用关键部件的批量生产线，同时在车用燃料电池系统集成安装、调试、运行等方面拥有优势地位。公司目前采用自主产权专利技术开发出3w110kw不同功率的质子交换膜燃料电池推，采用模块化设计，易

27、于与终端产品匹配，操作压力为0.030.2MPa，室温即可启动。在新源动力股东中，包括了多家上市公司，分别为上汽集团、长城电工、南都电源、新大洲A，其中上汽集团持有新源动力34.19%的股份，是其控股股东。中国燃料电池技术研发和产业化的领先者神力科技主要从事质子交换膜燃料电池和钒电池的研发和生产，以氢质子交换膜燃料电池技术、全钒液流储能电池技术研发和产业化为发展目标，是目前中国燃料电池技术研发和产业化的领先者。2010年公司作为世博会燃料电池汽车中的燃料电池发动机的主要供应商之一，共为30辆轿车，1辆客车提供了燃料电池发动机动力系统。截至2011年7月底，神力科技已申请国内外燃料电池相关专利3

28、43项，其中发明专利174项。已获授权专利300项，包括美国专利4项。致力于质子膜燃料电池中质子膜的研制与生产中科同力是中国科学院上海有机化学研究所、上海同济科技实业股份有限公司以及上海神力科技有限公司等共同组建，同济科技持股36.23%的中科同力，与中科院的研究人员合作，主要致力于研制和生产国产质子交换膜燃料电池汽车核心部件质子膜，质子膜燃料电池已经同济大学研制成功并投放市场，使我国在燃料电池的质子交换膜技术方面已经达到世界先进水平。燃料电池催化剂提供商贵研铂业的主营业务包括贵金属特种功能材料、贵金属高纯功能材料、贵金属信息功能材料及贵金属环境及催化功能材料四大产业领域，主要产品为：汽车尾气

29、净化催化剂、精细化工用催化剂、高浓度有机废水净化催化剂、微功耗多功能可燃性气体催化传感器、半导体气体传感器，贵金属铂、钯、铑、钌、铱、金、银各系列化合物等；贵金属焊接功能材料、测温材料、复合材料；贵金属矿产资源开发、二次资源回收利用；贵金属特种粉体（超细粉、球型粉、片状粉、复合粉等）、贵金属厚膜电子浆料、介质浆料、玻璃包封浆料、贵金属涂层及薄膜等。公司积极布局燃料电池相关产业，已与上汽集团就燃料电池催化剂签署合作协议，并预计在2015年实现量产。四、国内外燃料电池汽车发展现状目前，燃料电池汽车使用方式与传统燃油汽车相近，在整车性能、可靠性、寿命和环境适应性等各方面均已达到和传统燃油汽车相媲美的水平。日、美、欧等发达国家的燃料电池汽车已基本完成技术验证和车辆示范阶段，进入商业化前夕。相比之下，我国尚处于燃料电池汽车技术验证阶段。与此同时，世界各大汽车制造商也纷纷加大投入致力于燃料电池汽车的研发生产与推广应用，逐渐形成燃料电池汽车三大联盟。1、各国政府大力发展燃料电池汽车FCCJ计划2015年