產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)方面，氫燃料電池上游包含電池組件和氫能兩大類，電池組件包括燃料電池電堆、空壓機(jī)、水泵、氫泵、儲(chǔ)氫器、加濕器等，其中電堆又包含為雙極板、電解質(zhì)、催化劑、氣體擴(kuò)散層。產(chǎn)業(yè)鏈中游是燃料電池系統(tǒng)的組裝部分。產(chǎn)業(yè)下游應(yīng)用主要有固定發(fā)電、交通運(yùn)輸、攜帶型電子以及包含軍事、航太在內(nèi)的特殊領(lǐng)域。

圖表1：燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈

資料來(lái)源：韋伯咨詢

一、燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)

燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)主要特點(diǎn)1、結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)相似；2、零部件種類與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)接近，可通過(guò)配套產(chǎn)業(yè)鏈的升級(jí)形成燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)業(yè)鏈；3、布置結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)類似，可以在車型上更好的布置。目前燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)：額定功率45/60/90/120kw，峰值功率50/66/100/135kw，設(shè)計(jì)壽命≥13000小時(shí)，可靠性（MTBF）≥2000小時(shí)，工作溫度-30℃~60℃。

二、質(zhì)子交換膜

質(zhì)子交換膜為質(zhì)子的遷移和輸送提供通道，具有阻隔和傳導(dǎo)質(zhì)子的作用，直接影響著燃料電池的性能和使用壽命。質(zhì)子交換膜材料應(yīng)具有電導(dǎo)率高、化學(xué)和熱穩(wěn)定性好、反應(yīng)氣體的透氣率低、利于電極反應(yīng)、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。

目前工業(yè)應(yīng)用的膜材料主要是全氟磺酸膜、非全氟化質(zhì)子交換膜、無(wú)氟化質(zhì)子交換膜等。由于質(zhì)子交換膜

不受卡諾循環(huán)限制，能量轉(zhuǎn)換效率高，各種污染物的排放基本上等于零，因此在20世界60年代，美國(guó)已經(jīng)將PEMFC供于Gemini宇航飛行。

該領(lǐng)域全球領(lǐng)先企業(yè)主要包括日本旭化成、旭硝子、氯工程；加拿大Ballard；比利時(shí)Solvay；美國(guó)杜邦、陶氏化學(xué)、3M等

三、反應(yīng)催化劑

燃料電池反應(yīng)催化劑是指在電池正負(fù)極反應(yīng)過(guò)程中，加快和提高電化學(xué)反應(yīng)速度，縮短反應(yīng)時(shí)間的材料，大多數(shù)燃料電池選擇高穩(wěn)定性、高活性、不易污染的貴金屬鉑作為催化劑。現(xiàn)用的燃料電池鉑催化劑具有催化效率高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，但是鉑是稀有金屬，價(jià)格昂貴，推廣性差，成為制約燃料電池發(fā)展的瓶頸問題。針對(duì)燃料電池催化劑的研究目前主要集中在以下幾個(gè)方面：

一是提高催化劑活性和穩(wěn)定性，通過(guò)對(duì)鉑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，減小催化劑的粒子直徑、使其均一分散來(lái)擴(kuò)大催化面積，還可以通過(guò)減小催化劑厚度的方法提高反應(yīng)性。

二是改進(jìn)鉑材料的利用率，可以通過(guò)鉑與其它金屬形成合金來(lái)制造催化劑，目前大多采用鉑與釕的合金來(lái)解決，或者將鉑的活性組分擔(dān)載在載體上，主要以碳載體為主。

三是研究鉑以外的新材料，例如氧化鉬、鈷、石墨烯－碘等物質(zhì)，但是技術(shù)尚未成熟，工業(yè)化應(yīng)用前景較低。

該領(lǐng)域全球領(lǐng)先企業(yè)主要包括英國(guó)JohnsonMatthey，日本Tanaka、日本田中、美國(guó)E-TEK、德國(guó)巴斯夫、比利時(shí)優(yōu)美科等

四、電解質(zhì)電解質(zhì)

大多以離子鍵或極性共價(jià)鍵結(jié)合，是溶于水溶液中或在熔融狀態(tài)下就能夠?qū)щ姷幕衔铩Ｒ话銇?lái)講，電解質(zhì)與燃料電池的種類相互對(duì)應(yīng)，電解質(zhì)在電池工作狀態(tài)下，一般不參與電化學(xué)反應(yīng)，只會(huì)出現(xiàn)損耗。燃料電池電解質(zhì)的發(fā)展主要經(jīng)歷堿性型、磷酸型、熔融碳酸鹽型、固體氧化物型等幾個(gè)階段。

目前常見的燃料電池的電解質(zhì)分類主要有堿性燃料電池、磷酸燃料電池和固體氧化物燃料電池。堿性燃料電池一般采用氫氧化鉀溶液作為電解液，這種電解液效率很高，但對(duì)雜質(zhì)敏感，必須采用純態(tài)的氫氣和氧氣，所以限制了其在航天、國(guó)際工程等領(lǐng)域中的應(yīng)用。磷酸燃料電池采用高溫下的磷酸作為電解質(zhì)，適用于分散式的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。固體氧化物燃料電池采用固態(tài)電解質(zhì)，性能較好，安全性好，但是工作溫度較高，技術(shù)還不成熟。

該領(lǐng)域全球領(lǐng)先企業(yè)主要包括日本東麗；加拿大Ballard；德國(guó)SGL等

五、雙極板

燃料電池雙極板是電池系統(tǒng)組件的主要組成部分之一，直接影響制約著電池壽命、性能、體積、成本、質(zhì)量等方面。其作用主要是傳導(dǎo)電子、分配反應(yīng)氣并帶走生成水，燃料電池雙極板要求具備較好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、一定的強(qiáng)度、氣體致密性，具備耐酸耐堿耐腐蝕性、與電解質(zhì)相容無(wú)污染，同時(shí)易于加工、成本低廉，以滿足燃料電池的發(fā)展。

燃料電池常采用的包括金屬雙極板、石墨碳板、復(fù)合雙極板三大類。由于車輛空間限制，薄金屬雙極板成為目前商業(yè)雙極板的主要選擇，金屬雙極板的技術(shù)難點(diǎn)在于成型技術(shù)、表面處理技術(shù)。復(fù)合雙極板以非貴金屬（如不銹鋼、Ti）為基材、輔以表面處理技術(shù)是研究的熱點(diǎn)，篩選導(dǎo)電、耐腐蝕兼容的涂層材料與保證涂層致密、穩(wěn)定，將成為未來(lái)主要發(fā)展方向

該領(lǐng)域全球領(lǐng)先企業(yè)主要包括瑞典Cellimpact、德國(guó)Dana、德國(guó)Grabener、美國(guó)的Treadstone等。

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