前 言：
國外燃料電池技術進步明顯，初步具備商業化條件。從成本端來看，國外燃料電池系統規模化成本已經降至45美元/kW，接近40美元/kW的戰略目標，根據DOE的規劃，到2020年燃料電池系統成本降至40美元/kW以下，最終商用需要成本降至30美元/kW左右。
此外，新一代的燃料電池發動機100kW鉑用量小于10g，基本達到內燃機排放后處理鉑用量水平。
▌燃料電池產業初步進入商業化階段
質子交換膜燃料電池最適用于車載領域
燃料電池是燃料中的化學能通過電化學反應直接轉化為電能的裝置，單體電池主要有正負兩個電極(燃料電極、氧化劑電極)以及電解質組成。理論上燃料電池的能量轉化效率可達90%，實際應用中一般可以達到40%-70%，具備環境友好、能量轉換效率高，燃料來源多樣，低噪音等特點。
根據電解質的不同，可以將燃料電池分為質子交換膜燃料電池(PEMFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、磷酸燃料電池(PAFC)和堿性燃料電池(AFC)等。
質子交換膜燃料電池以其能量密度高、無運動電機部件、低腐蝕、低運行溫度、快速啟動等特點，是目前最適宜應用于車載領域的燃料電池系統，也被認為是最具備商業前景的燃料電池系統。
根據氟含量，可以將質子交換膜分為全氟質子交換膜、部分氟化聚合物質子交換膜、非氟聚合物質子交換膜、復合質子交換膜4類。
全氟質子交換膜最先實現產業化，產能主要集中在美國、日本、加拿大和中國。20世紀80年代初，加拿大巴拉德公司將全氟磺酸質子交換膜用于PEMFC并獲得成功以來，全氟磺酸膜成為現代PEMFC唯一商業化的膜材料普通全氟化質子交換膜。
從整個產業鏈條看，燃料電池汽車的推廣和應用涉及面廣，無論對車輛本身還是對氫的制備、儲運、應用等，都有較高要求。
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根據美國能源部(DepartmentofEnergy，DOE)對燃料電池汽車的成本的系統分析，目前電堆及儲氫瓶成本仍為燃料電池汽車的主要成本構成。電堆成本當中，催化劑、雙基板、電解質膜是主要的成本來源。
根據高工產研氫電研究所的數據，2018年氫燃料電池領軍企業分別為巴拉德、國鴻氫能、松下、豐田、本田。考慮到國鴻氫能主要為引進巴拉德的技術路線，巴拉德及其相關公司占全球燃料電池電堆生產的主流。
全球氫燃料電池電堆企業總數仍相對較少且規模普遍偏小，2018年Ballard的氫燃料電池營收9660萬美元，約6.47億元人民幣，同比下滑20%。
Hydrogenics的燃料電池業務營收1558.8萬美元，約1.04億元人民幣。豐田的燃料電池電堆銷售收入約為2.7億元人民幣，本田的燃料電池電堆銷售收入約為2.3億元人民幣，現代的燃料電池電堆的銷售收入約為1.1億人民幣。
2018年國內燃料電池汽車生產1527輛，未來成長空間巨大根據中汽協的數據，2018年國內氫燃料電池產量達到1527輛，其中主要集中在12月份，其中燃料電池客車占主流，產量達到1418輛，占比為93%。
2018年全球燃料電池汽車銷量為5177輛，同比增長14.21%，國外市場以美國、加拿大、日本和韓國為主，車型主要以豐田、本田、現代等燃料電池乘用車為主。
目前日本和美國是全球燃料電池市場的主要參與者。根據日本制定的《氫能與燃料電池戰略路線圖》，計劃到到2025年普及氫能利用市場，再用5年時間建立大規模的供氫體系，最終在2040年建成無碳排放的氫燃料電池供給體系。
美國2005年在聯邦政府發布的《能源政策法案》中提出了氫能基礎設施和燃料電池的研究和開發計劃，要求到2020年氫燃料電池汽車必須具備經濟性和較低的排放量，且對2020年之前的氫能基礎設施和燃料電池技術撥款。
根據此前國家發布的燃料電池技術路線圖，燃料電池產業要發展以城市私人用車、公共服務用車的批量應用為主，逐步實現燃料電池汽車產業的商業化推廣。根據規劃，氫燃料電池汽車要在2020年實現5000輛規模示范應用，2025年達到5萬輛的規劃，2030年實現百萬輛規模的商業推廣。
國外燃料電池技術進步明顯，初步具備商業化條件
豐田Mirai的燃料電池電堆功率密度已經達到3.1kW/L，較2008年的1.4kW/L提升了一倍。此外，國內車用燃料電池系統功率密度也已經達到2.0kW/L，并掌握了-10°C低溫啟動技術。
從成本端來看，國外燃料電池系統規模化成本已經降至45美元/kW，接近40美元/kW的戰略目標，根據DOE的規劃，到2020年燃料電池系統成本降至40美元/kW以下，最終商用需要成本降至30美元/kW左右。此外，新一代的燃料電池發動機100kW鉑用量小于10g，基本達到內燃機排放后處理鉑用量水平。
基于2020年的技術水平，在年產50萬套80kW電堆的規模下，質子交換膜燃料電池系統成本可降低到40美元/kW(約合260元/kW)，即80kW燃料電池汽車的電池系統總價約2萬元。而按照國際能源署預測，2030年鋰離子電池系統成本有望降低至100美元，同等水平的60kWh動力電池車電池系統總價約為4萬元。
燃料電池功率和儲能單元彼此獨立，增加能量單元對車輛成本和車重影響相對較小，氫燃料電池在重型交通領域相比鋰電池具有更強的技術適應性。隨著車重和續航的提升，燃料電池汽車成本將逐步接近甚至低于純電動汽車。
從全球燃料電池出貨量來看，近年來呈穩步提升態勢。2017年全球燃料電池出貨量達到7.26萬件，其中大部分為固定式(主要為燃料電池固定發電)應用，車輛領域成長迅速，有望成為未來主流的應用場景。
▌制氫儲氫技術亟待突破，相關設備成長空間巨大
制氫儲氫技術及相關基礎設備亟待發展
我國已具備一定氫能工業基礎，全國氫氣產能超過2000萬t/a，但生產主要依賴化石能源，消費主要作為工業原料，清潔能源制氫和氫能的能源化利用規模較小。
國內由煤、天然氣、石油等化石燃料生產的氫氣占了將近70%，工業副產氣體制得的氫氣約占30%，電解水制氫占不到1%。
從消費結構來看合成氨、合成甲醇及石油煉化為主要的氫氣消費領域，燃料電池汽車消費量仍處于極低的水平。
在目前技術條件下，水電解制氫雖然成本較高，但其氫氣純度較高，對燃料電池電堆的損耗更小。國內外能源企業結合其各自優勢選擇不同技術路線，紛紛布局氫能源生產與供給，煤制氫、天然氣制氫、堿性電解水制氫技術和設備已具備商業化推廣條件。
以目前的能源消費結構(煤電占比為69%)來看，水電解制氫在燃料電池全生命周期仍不具備排放優勢，根據國家發改委能源研究所測算，若未來國內煤電比例降至20%，水電解制氫全生命周期排放將顯著低于汽油車排放。
以目前燃料電池的購車和使用成本來看，經濟性和節能減排優勢不明顯仍是限制燃料電池汽車大規模推廣的主要軟肋。除了燃料電池系統等車輛相關部件成本有較大下降空間外，制氫儲氫環節的技術進步和基礎設施的推廣也是推廣燃料電池汽車的重要把手。
制氫儲氫設備發展任重道遠，具備較大成長空間
自從1999年5月全球第一座加氫站在德國慕尼黑機場建成以來，各國相繼推動加氫站建設。截止2017年底，全球正在運營的加氫站達到328座，其中日本、美國、德國分別有95座，39座和31座，并對未來加氫站建設有具體規劃。
國內截止2018年上半年在運營的加氫站僅有14座，其中6座位撬裝式，占世界加氫站總數的2%。主要為示范項目為基礎存續下來的加氫站，日加注量主要是500kg以下，且加注壓力主要為35Mpa，僅大連新源動力加氫站加注壓力為70Mpa。
加氫站網絡化分布是氫燃料電池技術大規模商用化的基本保障，而解決加氫站網絡化分布的關鍵是解決氫氣運輸問題。氫氣輸送方式主要有氣氫輸送、液氫輸送等。氣氫輸送分為管道輸送、長管拖車和氫氣鋼瓶輸送。
管道輸送一般用于輸送量大的場合，長管拖車運輸距離不宜太遠，用于輸送量不大的場合;氫氣鋼瓶則用于輸送量小且用戶比較分散的場合。液氫輸送一般采用罐車和船，可進行長距離輸送。目前氫氣輸送網絡系統技術尚不成熟，不利于氫燃料電池技術大規模商用化應用。
儲氫也是制約氫燃料電池發展的重要問題，目前主要的辦法有高壓氣態儲氫，低溫液態儲氫，金屬儲氫，有機液儲氫等。目前國內外主要以高壓氣態儲氫(35MPa和70MPa)和低溫液態儲氫為主。
目前氣態儲氫逐步向高壓發展，70MPa的IV型儲氫瓶成為了燃料電池汽車儲氫設備未來發展的重點。I型和II型普通鋼制高壓儲氫氣瓶自身太重，且存在氫脆問題，難以在車載領域應用。目前國內車載高壓儲氫主要采用輕質復合容器III型瓶。
目前美國、加拿大、日本實現已經實現70Mpa儲氫瓶量產。美國通用汽車公司主要通過增強碳纖維纏繞層結構，加拿大Dynetek公司通過改進纏繞層和過渡層技術，加強了碳纖維/樹脂基體復合增強外包層的強度，均將35Mpa儲氫瓶升級為70Mpa，且已投入工業化生產，獲得廣泛應用。
浙江大學在國家高技術研究發展計劃(863計劃)的資助下，建立了纖維全纏繞高壓儲氫氣瓶結構-材料-工藝一體化的自適應遺傳優化設計方法，成功研制了70MPa儲氫氣瓶。
此外，沈陽斯達林公司、北京科泰克和北京天海也陸續研制并進行70Mpa氣瓶的型式試驗。博肯節能旗下蘭天達突破了70MPa車用儲氫系統，同濟大學的70MPa加氫站用儲氫系統項目也受到驗收。
▌燃料電池受政策持續扶持，國內企業布局積極推進
燃料電池汽車受國家和地方政策積極扶持
近年來，隨著氫燃料電池技術的突破、新能源汽車的快速發展，以及國家對清潔能源的日益重視，中國開始加大對氫燃料電池領域的規劃和支持力度，出臺了相應的政策，將氫燃料電池的發展提升到了戰略高度。
除中央層面的政策外，各地方政府也出臺了對于燃料電池的規劃和相關補貼。截止目前，廣東、上海、武漢、重慶、西安、河南、海南、青海等8個省市已經出臺了地方補貼政策。
國內企業積極布局燃料電池汽車產業鏈，遠期市場空間近萬億根據公開數據顯示，2017年國內氫燃料電池投資項目(2020年投產)就已達1000多億，產能為17萬套氫燃料電池發動機。
目前國內加氫站建設成本約2000萬元/座，較加油站和充電站相比成本偏高。按照規劃2030年國內加氫站建設1000座，對應市場空間約200億元。
國內2030年燃料電池汽車商業推廣計劃超過100萬輛，預計對應市場空間超過5000億元。按照電堆成本占比40%，儲氫瓶成本占比15%，電機成本占比10%計算，預計2030年國內燃料電池電堆、儲氫瓶、電機對應市場空間分別超過2000億元、750億元和500億元。
2018年發布的6-12批新能源汽車推薦目錄中，燃料電池汽車共有72款車型入選，其中客車54款，占比達到75%。2018年入選的車型中，燃料電池系統額定功率達到30-40kw的車型有45款，達到40-50kw的車型有13款，50kw以上的車型有14款。目前國內燃料電池水平總體與國外差距較大，日本的燃料電池車型額定功率基本在120-200kw。
