燃料电池系统技术门槛、成本双高

来源：中为咨询www.zwzyzx.com 【日期：2016-08-23 09:31:47】【打印】【关闭】

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燃料电堆和储氢装置是和电池汽车主要区别，技术和成本仍存较高门槛。氢燃料车动力系统的核心是氢反应电堆，是氢燃料车的动力来源。加上车载储氢罐等，形成整体氢燃料电源系统，这是与电池电动车的主要区别。电堆能量密度等技术发展和成本是当前制约燃料车发展的主要因素。

质子交换膜燃料电堆组成

车载储氢瓶由多层特殊材料组成

燃料电堆是核心，产业链催生系列市场机会。燃料电堆串联了上百个燃料电芯，单个燃料电芯由质子交换膜、碳纤维膜（扩散层）、铂催化剂、双极板等关键部件组成。

催化剂：用于提升氢气和氧气的反应速度，当前铂催化剂较为常见。由于铂价格高昂，业界研发方向一方面尝试减少铂用量，另一方面也在努力寻找其他替代品。

扩散层：一般由碳纸和聚四氟乙烯组成，为化学反应发生通道。

质子交换膜：电堆中最核心的部件。质子交换膜仅允许质子通过，留下的电子吸附在双极板上形成电流。可理解为电池的电解质。当前国内质子交换膜已逐步获得突破，质量和成本上还有待逐步提升。

双极板：主要由石墨或金属构成，形成燃料电池的电芯封装。

储氢罐对安全性及轻量化有较高要求。氢燃料车的储氢罐，不仅要重量轻、硬度高，还需通过特殊材料防止渗漏。丰田Mirai目前采用三层结构，内层起密封氢气作用，中层提供耐压强度，表层是保护层面。

整体燃料系统占整车成本近7成，国内技术不及全球1/3。以上汽集团的荣威950为例，其电堆功率密度不及丰田Mirai的15%，主要由于膜电极尤其是质子交换膜和催化剂的技术尚存较大差距。当前燃料电池+储氢系统占整车成本近7成。我国当前电堆中的铂用量远高于国外，降低催化剂中的铂用量是重点要攻克的方向之一。燃料电池系统中的阀、泵的小型精密部件，国内产品的成本也有待大幅下降。

燃料电池车成本结构图

关键部件研发仍是重点，下一步待市场转化。由于对市场的重视和看好，美国能源部对于氢燃料电池的研发经费逐年提高。但从分布上可看出，对于关键部件的研发仍是近年的重点，市场转换和经营还是下一步。电堆上，美国催化剂和电极已取得突破，2016年的投入大幅减少；储氢罐和材料的研发投入也略有减少，说明这方面的进展已逐步到位。

美国能源部氢燃料产业链研发投入分布