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一、国内氢燃料电池产业：具备产业基础，整装待发
核心观点：氢燃料电池的底层技术决定了它是高能量密度、高能量转换率、环保无污染的能量来源，是理想汽车动力来源。目前国产氢燃料电池零部件、电堆已基本具备产业基础，重要系统配件主要依赖进口，正待政策春风起，以扬帆远航。
（一）氢燃料：理想汽车动力来源
1、氢燃料电池工作原理决定了其是理想的汽车动力来源
氢燃料电池与蓄电池电极反应物质贮存于电池内部不同，与内燃机相似，是将源源不断输入的燃料中的化学能转换为电能。电池的负极供给燃料（氢气），正极供给氧化剂（氧气、空气），氢在负极上的催化剂的作用下失去电子，成为氢离子，进入电解液中，而电子则沿外部电路移向正极，在正极催化剂作用下与氧气结合生成水。
燃料电池技术原理与蓄电池、内燃机有差别，因而兼具两者的“燃料属性”、“环保属性”和“能量属性”，适应于重载、长里程、寒冷的运输场景。
“燃料属性”：是指燃料电池可以向内燃机一样只需为燃料电池添加氢燃料即可维持电池的持续使用，加氢时间3-5分钟，续航里程轻松超公里，从而解决了纯电动汽车寿命周期需要更换3~4次蓄电池的难题和里程焦虑难题。“环保属性”：氢燃料电池汽车不排放二氧化碳和任何PM2.5污染物，只生成水，被业内称为“终极环保车”。“能量属性”：从全生命周期能源效率看，氢和甲烷燃料电池汽车远超过纯电动汽车。氢气的能量密度高达.4MJ/kg，远高于锂电池的0.72MJ/kg和汽油的43.1MJ/kg。理论上不受卡诺循环的限制，具有极高的能量转换效率(理论80%以上，目前实际中可达到50-60%)。传统内燃机的能量转换效率为30%-40%。能源效率处于材料基础科学层面，决定趋势，而对于成本层面，燃料电池堆技术和储氢站等成本因素随技术的迭代不断降低而具有产业化的条件。由于燃料电池的燃料属性、能量属性，氢燃料车特别适用于重载、长距离运输场景，且由于氢燃料电池在放电过程中产生约70-80度的温度、电池容量与效率不受低温损害（锂电池在低温场景下电容容量衰减极快），因此特别适用于寒冷地带。
技术路线上，质子交换膜燃料电池PEMFC主导运输领域（汽车等），在固定领域则主要包括多种技术均有使用，主要有四种技术路线——熔融碳酸盐燃料电池MCPC、固体氧化物燃料电池SOFC、磷酸燃料电池PAFC和质子交换膜燃料电池PEMFC。按照电解质的不同可将其分为五种类型，分别为质子交换膜燃料电池（PEMFC）、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）。不同电解质类型决定了其电池使用的燃料、氧化剂、催化剂、反应温度、所需压力、极板材料不同，因此有不同的应用领域。固定领域包括主要应用于发电站、楼宇、工程等领域的大型首要电源、备用电源或热电联产(CHP)，用于家庭住宅和商业的微型热电联产(CHP)，以及远程或基本应用例如电讯塔的首要或备用电源。相较于固定领域，运输领域对氧化剂、反应温度、所需压力等发生条件的要求更严苛，因此，质子交换膜燃料电池PEMFC凭借对氧化剂的低要求、操作温度低、启动快等优势，主导运输领域。
2、PEMFC单体电池及电堆介绍
从电池构造来看，PEMFC单体电池（又称电堆单元）类似一个由膜电极装置、双极板、密封垫片组成的三明治结构。膜电极MEA是最重要、最昂贵的部件，由质子交换膜、涂覆的铂基催化剂以及导电多孔透气扩散层（多采用碳纤维纸或碳纤维布）组成，形成燃料电池的阳极和阴极。由于氢原子需要在水分子的作用下，才能在阳极失去电子。使用传统均质质子交换膜的膜电极需要加装一个加湿器，湿润输入的氢气；使用部分复合型质子交换膜的膜电极在膜的表面含有无机吸湿材料，制成了自增湿膜，不需要额外加装加湿器。双极板是燃料电池的重要部件，其功能是提供气体流道，防止电池气室中的氢气与氧气串通，并在串联的阴阳两极之间建立电流通路。
PEMFC燃料电池为了获得更高的电压和功率，通常将多个PEMFC电池单体串联，形成PEMFC燃料电池电堆。额定工作条件下，一节单电池工作电压仅为0.7V左右，一般需串联增加电池体电压和功率。电堆是单体电池串联在一起的电池包，生产过程为在单体电池之间嵌入密封件，经前、后端板压紧后用螺杆紧固拴牢。
3、PEMFC燃料电池系统配件介绍
燃料电池电堆装载在汽车上，还需要供氧系统、供氢系统进行辅助。
典型供氧系统核心部件为空气压缩机。空气压缩机通过对空气进行增压，可以提高燃料电池的功率密度和效率，减少燃料电池系统的尺寸。
典型的氢气供应系统包括高压储氢瓶、加湿器（部分催化剂不需要）、循环装置(循环泵或引射器)、减压阀、压力调节阀、稳压罐、传感器、各种电磁阀及管路等。
储氢瓶有三种技术路径：（1）高压储氢（通过提高氢气压力以减小体积，氢气为气态）；（2）低温液化储氢（氢气为液态）；（3）液体或固体储氢（利用液体或者固体对氢气的物理吸附或化学反应等作用，将氢储存于固体材料中，主要包括苯、合金储氢、纳米储氢）。目前车载储氢瓶广泛应用高压储氢，比如日本丰田的FCHV-BUS2，FCHV-4、FCHV-adv、Mirai就采用高压储氢罐；有机液体储氢、固体储氢在不断尝试中，低温液化成本太高且附属系统庞大，不适合做车载容器。
氢气循环泵是为了防止与氧气发生化学反应的氢气排出，在氢燃料电池内部的氧气与氢气发生化学反应后，需要通过氢气循环泵将多余的氢气回收。目前，氢气循环泵的转动轴与电机驱动端接触，并通过密封件密封，通过电机的驱动端驱动氢气循环泵工作。技术难点在于由于氢气密封、水汽腐蚀和冲击问题，国外也仅有几家能够提供解决方案。
是否需要加湿器取决于膜电极的种类。传统膜电极需要在水分子的参与下，才能使得氢原子在阳极上失去电子。而部分新型复合膜电极不需要额外加湿，就能使化学反应发生。
（二）国内现状：距离国外有差距
目前我国在PEMFC燃料电池电堆及核心零部件的技术水平、成本控制水平均距离国外有差距，系统重要配件几乎依赖进口。
1、核心零部件、单体电池及电堆：我国能生产，但水平有差距
我国具备核心零部件的产业基础，但距离国外高端水平有差距。目前催化剂的差距正在缩小，质子交换膜、碳纸、膜电极、双极板等差距还较大，是下一步技术攻关的发力点。
在电堆方面，目前国内最新的技术指标与国外差距小，但尚待验证。由于卡补贴现象严重，目前已装车电池功率、功率密度、工况寿命等核心指标距离国外水平有差距。最新技术水平至少需要经过2-3年的验证，才能确定稳定性方面与国外的差距。
2、重要系统配件几乎依赖进口
重要系统配件几乎依赖进口，是技术攻关的核心领域。目前，在氢燃料电池的发动机里，燃料电池电堆的成本占比由50%左右上升至60%-70%，重要系统配件由50%左右下降至约30%。主要变动原因为氢气循环泵和储氢瓶成本的大幅下降。
（三）燃料电池单体及电堆生产设备
将氢燃料电池的制造分为四步：第一步，制造膜电极；第二步，制造双极板；第三步，将膜电极和双极板连接在一起；第四步，检测制造好的电池的性能及安全性。围绕这三个生产工序，有十类生产设备：高速搅拌机、催化剂喷涂机、干燥机、压合机、双极板涂层镀膜设备、切割设备、膜电极及电堆密封的点胶机、电堆检测设备、焊接机。
二、以动力锂电池产业化为鉴：以政策驱动为开端
核心观点：中央+地方层面积极出台政策，借鉴动力锂电产业化路径，我们判断投资时点上，目前的氢燃料电池对标年的动力锂电。动力锂电由年“千城千辆”政策起步，经过10年的补贴实现产业化。燃料电池有望复制动力锂电的商业化路径。
（一）动力锂电：政策驱动为开端，产品驱动力逐渐提升
自年起，动力锂电新能源汽车在十年的政策扶持下，逐渐实现了产业化，从年的全国产销约0辆左右，逐步增长到年的生产万辆、销售万辆。我们认为，氢燃料电池的政策在4个方面可对标动力锂电：
（1）推广措施——均由中央+地方两级财政补贴为政策主要措施，早期