本专栏基于原泉资本的产业研究,旨在分享研究成果,原泉资本集中于细分市场研究和产业内细分产品研究,通过分析宏观经济和产业政策走势,结合产业现行发展、竞争格局等,研判产业发展趋势,把握市场动向。
近年来,我国的氢燃料电池技术基础研究较为活跃,在一些技术方向具备了与发达国家“比肩”的条件,但整体来看,所掌握的核心技术水平、综合技术体系尚不及具有领先地位的国家,如我国在1998年才出现首个氢燃料电池发明专利。先发国家在氢燃料电池系统、组件、控制技术、电极等方面发展相对均衡,一些国际性企业在燃料电池系统、电池组件与加工、控制技术等方面居于世界领先地位。
我国已经将氢能源列为国家战略性新兴产业,并出台了一系列支持政策,为氢燃料电池汽车的发展提供了政策保障。氢燃料电池汽车产业是一个技术密集型产业,只有不断推进技术创新和加大研发投入才能保持行业的竞争力,注重产业链建设和配套设施建设,加大市场推广和公众教育力度。提高消费者的认可度和接受度。
催化剂、气体扩散层等关键零部件或材料处在研究与小规模生产阶段,批量化产品的可靠性、耐久性还需要长期验证,主要技术为国外公司所掌握。
碳纸、碳布是制备气体扩散层的关键材料,基础材料是碳纤维;我国碳纤维研制从20世纪80年代中期才开始,目前已到达小规模生产阶段。上海河森电气公司、上海济平新能源科技公司均有小批量的碳纸生产能力。我国已将碳纤维列为重点支持的战略性新兴产业,相关技术在产业政策扶持下有望加速发展。
石墨双极板已实现国产化,金属双极板实现小批量供货,相关研究单位或企业有中国科学院大连化学物理研究所、武汉理工大学、新源动力股份有限公司、国鸿氢能科技有限公司、上海弘枫实业有限公司等。
上海重塑能源科技有限公司、上海捷氢科技有限公司、新源动力股份有限公司等氢燃料电池电堆供应商,产品功率达到国际先进水平,建成了自动化生产线;金属双极板电堆功率密度达到3.8kW/L,可在﹣30℃低温条件下自启动,并完成6000h实车工况耐久性测试。
贵研铂业股份有限公司、中国科学院大连化学物理研究所、上海交通大学、清华大学、武汉大学等从事催化剂研究,其中中国科学院大连化学物理所制备的Pt3Pd/C合金催化剂已应用于燃料电池发动机。
膜电极、双极板、氢气循环泵、空气压缩机、气体扩散层、催化剂等关键材料,均已实现小规模自主生产,为未来大规模商业化生产储备了技术基础条件。
氢燃料电池系统的成本必然随着技术进步、生产规模的扩大而下降,预计未来10年生产成本将降低至目前的50%。按照我国现有的技术储备条件,根据中国氢能联盟《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》(2019年、2020年)预测,2035年我国氢燃料电池系统的生产成本将降至约800元/kW;到2050年降低至300元/kW;届时燃料电池汽车拥有量将超过三千万辆,加氢站数量达到一万座,氢能消耗占终端总能源消耗的10%。到2035年氢燃料电池汽车成本将具有与内燃机汽车同等的竞争力,并基本接近国外先进水平,但就目前的技术状态而言,需着力提升氢燃料电池电堆材料制备和部件制造技术,大幅度降低相关系统的生产成本。
当前我国新能源发展正处于多种技术路线激烈竞争的阶段,因此在燃料电池发展的道路上,挑战与机遇并存。为了与纯电动技术路线以及燃油车竞争,燃料电池需进一步提高寿命、可靠性、效率,并降低成本。在航空、船舶等碳排放量大且减排相对困难的领域,燃料电池由于其自身技术优势,具有很大的应用潜力,应抓住机遇,提前布局,占领市场空间。而在发电领域,燃料电池应充分利用自身灵活性强的特点,着重布局于中小规模固定发电以及便携式发电场景。
从现阶段重点发展氢燃料电池客车、卡车等商用车,逐步推广到乘用车、有轨电车、船舶、工业建筑、分布式发电等领域。随着关键材料的物理性能改进,各组件热学、力学、电化学稳定性提高,氢燃料电池系统的稳定性、综合寿命将有明显改善。预计到2035年,燃料电池系统功率密度将由当前约3.1kW/L全面提升到约4.5kW/L,乘用车、商用车电堆寿命将由当前的5000h、15000h分别增加到6000h、20000h。
珠江三角洲、长江三角洲、京津翼地区涌现出了数百家氢燃料电池公司;氢燃料电池商用车(客车、叉车)已实现批量生产,燃料电池乘用车尚处在应用示范阶段。国产乘用车、商用车的电堆功率与国外产品大致相当,但系统可靠性、耐久性、比功率、综合寿命方面还需工况验证。国内一些企业掌握了氢燃料电池系统研发技术,相关产品的冷启动、功率密度等性能显著提升,具有年产万台的批量化生产能力。
2022-2027年,中国氢燃料电池行业市场规模将会稳步上升,且增速呈现逐年递增的趋势。2022年年初的冬奥会上,亿华通与丰田及北汽福田作为北京2022年冬奥会的赛事交通服务用车的提供商,共计投入使用了1000多辆氢能源汽车,可见氢燃料电池初步应用十分成功。
稿件来源:科技投行工作组
采编:张尧夏
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