2021年中國氫燃料電池行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈分析：行業(yè)發(fā)展迅速，供應(yīng)鏈不斷完善[圖]

一、產(chǎn)業(yè)鏈圖譜

燃料電池是一種非燃燒過程的電化學能轉(zhuǎn)換裝置。將氫氣和氧氣的化學能連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)換為電能。其工作原理是H2在陽極催化劑作用下被氧化成H+和e-，H+通過質(zhì)子交換膜達到正極，與O2在陰極反應(yīng)生成水，e-通過外電路達到陰極，連續(xù)不斷的反應(yīng)就產(chǎn)生了電流。氫燃料電池主要包括電池組件和燃料兩個部分。

氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈

資料來源：智研咨詢整理

二、上游行業(yè)

1、電池設(shè)備

（1）氫燃料電池電堆

氫燃料電池電堆是燃料電池中氫燃料發(fā)生化學反應(yīng)的場所，是燃料電池的核心。燃料電池電堆包括催化劑、質(zhì)子交換膜、氣體擴散層、雙極板，以及其他結(jié)構(gòu)件如集流板、密封件、端板等各種部件。2021年電堆成本約占燃料電池系統(tǒng)成本65%，所以降低電堆成本是燃料電池系統(tǒng)商業(yè)化的關(guān)鍵。

燃料電池系統(tǒng)成本分布

資料來源：智研咨詢整理

在示范城市群落地，企業(yè)為保證及時交付進行大量備貨，氫燃料電池電堆平均單堆功率顯著提升因素影響下，2021年中國氫燃料電池電堆出貨量大幅增長128%至757MW。

2018-2021年中國氫燃料電池電堆出貨量

資料來源：GGII、智研咨詢整理

燃料電堆的研發(fā)和生產(chǎn)具備較高的技術(shù)壁壘，以豐田汽車為代表的國際知名車企大多自行開發(fā)或與合作伙伴共同開發(fā)燃料電池電堆，一般不對外開放。以Ballard、Hydrogenics為代表的國際知名電堆生產(chǎn)企業(yè)在燃料電池領(lǐng)域深耕多年，具有較強的技術(shù)積累和產(chǎn)業(yè)化能力，可以對外單獨供應(yīng)電堆。目前，國內(nèi)能夠獨立自主開發(fā)電堆并經(jīng)過多年實際應(yīng)用的主要包括新源動力、神力科技等企業(yè)，一些新興的燃料電池企業(yè)通過獲得國外技術(shù)授權(quán)、成立合資公司等方式生產(chǎn)燃料電池電堆。

2021年中國燃料電池電堆企業(yè)出貨量TOP10廠商分別為國鴻氫能、氫晨科技、神力科技、愛德曼、清能股份、氫璞創(chuàng)能、濰柴動力、國電投氫能、東方氫能、航天氫能（上海）。

2021年中國氫燃料電池電堆出貨量TOP10企業(yè)

資料來源：GGII、智研咨詢整理

（2）膜電極

膜電極是燃料電池電堆核心，主要包括催化劑、質(zhì)子交換膜以及氣體擴散層。膜電極的質(zhì)量直接決定了氫燃料電池的功率密度、壽命以及耐久性等重要指標。常見的膜電極根據(jù)其中電解質(zhì)的不同，可分為堿性燃料電池（AFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）、磷酸燃料電池（PAFC）、固態(tài)氧化物燃料電池（SOFC）、質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）幾種。

我國膜電極的起步雖然較晚，但發(fā)展非常迅速。在中國氫燃料電池電堆出貨量大幅增長的情況下，中國國產(chǎn)膜電極需求量也快速擴張，2021年中國國產(chǎn)膜電極需求量達12.9萬平米，同比增長160%。其中鴻基創(chuàng)能、唐鋒能源、武漢理工氫電、擎動科技、億氫科技為國產(chǎn)膜電極出貨量TOP5企業(yè)。

2020-2021年中國國產(chǎn)膜電極需求量

資料來源：GGII、智研咨詢整理

（3）質(zhì)子交換膜

質(zhì)子交換膜為燃料電池電堆的重要組成部分之一。質(zhì)子交換膜主要用來隔離兩極，傳遞質(zhì)子(H+)，其基本原理是氫離子與質(zhì)子交換膜上的磺酸基結(jié)合，然后從一個磺酸基到另一個磺酸基，最終傳遞到膜的另一端，電子以及陰離子則無法通過。按照含氟情況分類，可分為全氟磺酸膜、部分氟化聚合物質(zhì)子交換膜、復(fù)合質(zhì)子交換膜以及非氟化物質(zhì)子交換膜幾種。目前，常用的商業(yè)化離子交換膜為全氟磺酸膜。

在質(zhì)子交換膜市場方面，主要被美國科慕公司、陶氏公司等國外企業(yè)壟斷，但隨著我國質(zhì)子交換膜技術(shù)的突破，國產(chǎn)質(zhì)子交換膜市場占比有所提升，2021年中國國產(chǎn)膜電極生產(chǎn)需要11.2萬平方米的質(zhì)子交換膜，國產(chǎn)化率達11.6%，較上年提升了4.1個百分點，隨著需求的增長，未來國產(chǎn)化率將進一步提升。

2020-2021年中國質(zhì)子交換膜需求量

資料來源：GGII、智研咨詢整理

（4）雙極板

雙極板通常為正反均帶有氣體流道的石墨或金屬薄板，被置于膜電極兩側(cè)，起到支撐機械結(jié)構(gòu)、均勻分配氣體、排水、導(dǎo)熱、導(dǎo)電的作用。因此，雙極板需要滿足電導(dǎo)率高、導(dǎo)熱性強、氣體致密性好、機械以及耐腐蝕性能優(yōu)良等要求。

目前，雙極板主要可以分為石墨雙極板、金屬雙極板、復(fù)合材料雙極板三類，其中石墨雙極板以其優(yōu)異的導(dǎo)電性和抗腐蝕能力成為市場主流產(chǎn)品。在氫燃料電池火爆發(fā)展的背景下，石墨雙極板出貨量急速擴張，2021年中國氫燃料電池石墨雙極板出貨規(guī)模為2.94億元，增幅為49.2%，加工類型以CNC為主。

2020-2021年中國氫燃料電池石墨雙極板出貨規(guī)模

資料來源：GGII、智研咨詢整理

2、燃料

燃料電池是氫能的重要應(yīng)用方式，氫作為清潔、高效、可持續(xù)的能源載體，是應(yīng)對氣候變化的關(guān)鍵抓手之一。我國為世界第一大產(chǎn)氫國，擁有豐富的燃料供給，2021年氫氣產(chǎn)量達3300萬噸。

2015-2021年中國氫氣產(chǎn)量

資料來源：智研咨詢整理

相關(guān)報告：智研咨詢發(fā)布的《2022-2028年中國氫燃料電池行業(yè)市場運營格局及前景戰(zhàn)略分析報告》

三、中游行業(yè)

目前，我國氫燃料電池行業(yè)正處于快速發(fā)展期，2021年中國燃料電池系統(tǒng)裝機量創(chuàng)新高達173MW，同比增長119%，未來在國家政策的支持下及企業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新下，我國燃料電池行業(yè)發(fā)展空間巨大。

2016-2021年中國燃料電池系統(tǒng)裝機量

資料來源：智研咨詢整理

四、下游行業(yè)

氫燃料電池技術(shù)可廣泛應(yīng)用于汽車、軌道交通、船舶等交通領(lǐng)域，還可以應(yīng)用于分布式發(fā)電，建筑熱電聯(lián)供等領(lǐng)域。最主要的應(yīng)用場景是燃料電池汽車，行業(yè)下游參與者主要為整車廠。

過去十余年間在國家科技計劃和技術(shù)創(chuàng)新工程的支持下，我國系統(tǒng)開展了氫燃料電池汽車的研究、開發(fā)、示范和運營工作，初步形成了從燃料電池電堆到整車的研發(fā)體系和制造能力，并開展了系統(tǒng)的示范運營。我國燃料電池汽車銷量于2016年開始快速起步，目前已處于商業(yè)化初期階段但尚未形成規(guī)模效應(yīng)，行業(yè)發(fā)展空間廣闊。2021年中國燃料電池汽車產(chǎn)銷量分別為1777輛、1586輛，較上年有所增長。

2016-2021年中國燃料電池汽車產(chǎn)銷量

資料來源：中國汽車工業(yè)協(xié)會、智研咨詢整理

以上數(shù)據(jù)及信息可參考智研咨詢（www.elizabethfrankierollins.com）發(fā)布的《2022-2028年中國氫燃料電池產(chǎn)業(yè)競爭現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢研究報告》。智研咨詢是中國領(lǐng)先產(chǎn)業(yè)咨詢機構(gòu)，提供深度產(chǎn)業(yè)研究報告、商業(yè)計劃書、可行性研究報告及定制服務(wù)等一站式產(chǎn)業(yè)咨詢服務(wù)。您可以關(guān)注【智研咨詢】公眾號，每天及時掌握更多行業(yè)動態(tài)。