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1、目录1氢燃料电池概况21.1燃料电池概念2.1.2燃料电池分类2.1.3燃料电池优势2.2、氢燃料电池产业链解析33、氢燃料电池市场细分53.1固定领域6.3.2交通运输领域7.3.2.1核心应用：叉车 7.3.3.2燃料电池车的产业化83.2.3燃料电池车未来发展 93.3便携式领域9.4、相关企业10氢燃料电池行业分析1、氢燃料电池概况1.1燃料电池概念燃料电池，是一种主要通过氧或者其他氧化剂进行氢化还原反应，把燃料中的 化学能转化为电能的电池。即使用氢气作为燃料，利用电解水的逆反应产电的一种 燃料电池。其工作原理是：将氢气送到电池的阳极板，通过催化剂的作用，氢原子 变成一个正电荷的氢离子
2、和一个负电荷的电子， 其中氢离子通过电解质达到阴极板， 而电子不能通过电解质，而只能通过外部电路形成电流。电子到达阴极板后，与氢 原子和氢离子重新结合为水。1.2燃料电池分类燃料电池有多种类型，但是它们都有相同的工作模式。他们主要由三个相邻区 段组成：阳极、电解质和阴极。两个化学反应发生在三个不同区段的借口之间。两 种反应的净结果是燃料的消耗、水或者二氧化碳的产生，和电流的产生，可以直接 用于电力设备。燃料电池按燃料类型可分为直接型、间接型和再生型；按电解质种类又可分为 碱性染料电池（AFQ、磷酸盐型燃料电池（PAFC、熔融碳酸盐型燃料电池（MCF） 固化氧化物型燃料电池（SOFC和质子交换膜
3、燃料电池（PEMF）燃料电池按电解质种类分类类型碱性燃料磷酸盐型碳酸盐型 固体氧化物 气质交换膜（AFC（PAFC（SOFC（SOFC（PEMFC燃料纯氢氢气氢气、煤气、 天然气、沼 气等氢气、煤气、 天然气、沼 气等氢气、甲醇氧化剂纯氧空气、氧气空气、氧气空气、氧气空气、氧气电解质氢氧化钾磷酸盐基质碳酸锂、碳 酸钠、碳酸 基质稳定氧化锆 等溥膜或溥 板聚合物膜催化剂无铂无无铂工作温度9-100190-200600-700700-100080-100水管理蒸发排水蒸发排水气态水气态水蒸发排水+ 动力排水发电效率60%40%45%-50%60%固定式35%运输60%发电能力10-100kw1kw
4、-100kw100-400kw300kw-3mw1kw-2mw用途太空用电 源、军用电 源分布式发 电、废水处 理厂、医院、 应急电源分布式发 电、电力公 司辅助电源、 电力公司、 分布式发电备用电器、 移动电源、 分布式发 电、运输、 特种车辆数据来源：燃料电池1.3燃料电池优势氢燃料电池阴极板供给的氧可直接从空气中获得，因此仅需不断给阳极板供应氢气并及时把水带走，氢燃料电池就可以不断提供电能。相对于其他能源，氢燃料电池的发电过程无污染、能量转换效率高，且其燃料氢气来源广泛，可再生 燃料电池主要优势列表无污染1!iI燃料电池属于清洁能源的一部分，由于其反应过程就是无污染的水 i 反应，反应过
5、程不会产生污染物，其主要污染物来自于燃料，可能 ! 存在氮氧化物等污染。相对于普通火力发电的空气污染以及传统电 | 池的重金属污染而言，燃料电池对环境的污染程度远远降低。而氢 i 燃料电池，其燃料为纯净无污染的氢气，相对其他燃料而言，废气 ! 中也不存在污染物。可以说，氢燃料电池就是一个能真正实现零污 ： 染的环保能源。 j高效的能 量转换效 率i燃料电池的发电效率也处于较咼水平。在各种发电方式中，传统火 力发电效率在30流右，远低于燃料电池平均的40%-60澈率。而在 汽车领域的应用中，燃料电池的效率可达60%也高于目前汽车普遍使用的内燃机效率。总体而言，燃料电池的能量转换效率在其类 似替代
6、能源中都处于较高水平。燃料易获1得1 1氢是宇宙中最常见的元素，氢及其同位素占到了太阳总质量的 84% 宇宙质量的75%是氢。氢分子在地球上不是以天然的气体存在， 大部分氢结合氧存在水中，可以说水资源在一定程度上代表了氢能 的储存量。比较于传统内燃机，氢燃料最大的优势就是无排放（排放为纯水），同时稳定性高、可以持续工作，出现故障的概率较低；比较与锂离子电池等电动车，其最大的 优势就是功率密度高，不需要装载笨重的电池系统。但是燃料电池的劣势也比较明 显，首先是运行温度与能量转换效率成正比，但较高的运行温度限定了应用范围， 同时无论是从燃料电池本身的成本，还是从燃料成本上都还远远高于内燃车和锂离
7、子电动车。所以燃料电池的应用领域一般都是针对稳定性、排放及空间要求高，但 同时对于设备、燃料经济性要求较低的领域，PLUG勺叉车概念就是最好的例证。2、氢燃料电池产业链解析氢燃料电池主要包括电池组件和燃料两个部分。因此其上游主要是氢气供应以 及电池零组件。氢气供应部分主要是为燃料氢气而准备的，主要流程包括氢气生产、 输送和充气机。而电池零组件部分则主要生产燃料电池组、氢气存储设备和配件。 中游则是将上述组装，形成一个完整的可投入使用的燃料电池系统，每种系统构成 都依据其不同的应用领域而有所不同。下游的应用板块则主要包括了固定、交通运 输和便携式三个主要领域。产业链的核心在于中游的燃料电池系统，
8、系统的组成对于下游的应用。而在燃 料电池系统中，燃料电池模块是最为重要的。一般燃料电池由电解质、催化剂和双 极板组成，在这三者中，催化剂的有无对燃料电池成本的影响最为巨大。 对于PEMFC 来说，由于其使用昂贵的铂族金属作为催化剂，其价格一直居高不下，可以说，催 化剂是燃料电池价格的决定因素之一。另一个重要决定因素是电解质，不同技术类 型的燃料电池对电解质的要求不同，不同的电解质的价格也会有多不同，并最终对 燃料电池价格产生影响。PEM然料电池成本分布情况单位2010 201120122013金属铂价格美元/盎司110011001100 i1500金属铂成本美元/80千瓦55952862119
9、74电池堆成本美元/千瓦25222027辅助设备成 本美元/千瓦25262627其他成本t美元/千瓦111 11系统总成本美元/千瓦5149 -47 i55催化剂成本 占比%13.7%13.5%16.5%22.1%燃料电池下游领域情况应用领域优点缺点代表公司汽车能量使用效率较高，零排放生产成本过咼，制氢、 运输氢、储氢成本较 咼，咼压储氢安全性 问题本田、丰田、奔 驰巴士燃料电池巴士比柴油和天 然气巴士的燃料经济性高出 39%-141%生产成本过咼，制氢、 运输氢、储氢成本较 咼，咼压储氢安全性 问题UTC Powe、丰 田、Ballard、 Hydrogenics、 Prot on Moto
10、r叉车燃料电池在工业应用内最 大的部门之一，室内使用无 污染气体排放、电能持续时 间长，降低电池体积下游客户局限在西斯 科、联邦快递、可口 可乐、金佰利等对室 内环境要求较咼的食 品快递企业叉车市场Plug摩托车/自行车零排放，基本无噪音经济型不高，续航里程较低In tellige nt Energy、本田飞机低噪音，低散热，可作为无 人侦察机，续航时间长，故 障率低造价高波音潜艇低噪音，低散热，在雷达探 测上可降低被发现概率，续 航能力突出，无废气排放， 可产生饮用水德国海军造船 厂便携式电 源（笔记 本、智能 手机、取 暖器）主要用于野外使用，不需要 发电，直接通过添加燃料， 方便快速，功
11、率可调节体积较大，且实际使 用成本远咼于充电成 本移动基 站、分布 式发电、 不间断电 源稳定可靠成本较咼氢电池产业各环节优劣势分析环节一燃料电池堆系 统优势：成本及性能已经接近商业化门槛。 劣势：催化剂贵、氢纯度要求咼、老化冋题、电池寿命。环节二制氢环节成本已基本达到目标上限环节三加氢站成本仍然较咼，商业化尚需时日 安全性仍需要提升，性价比与安全性是关键考虑问题环节四氢气运输成本太咼环节五氢储存储存冋题是核心难题3、氢燃料电池市场细分氢燃料电池早在20世纪60年代就因其体积小、容量大的特点而成功应用于航 天领域。进入70年代后，随着科学技术的不断进步，氢燃料电池也逐步被运用于发 电和汽车。现
12、如今，伴随各类电子智能设备的崛起以及新能源汽车的风靡，氢燃料 电池主要运营于三大领域：固定领域、运输领域、便携式领域。2012年，全球燃料电池系统的出货量近 3万台，同比增长约34%相对于2008 年增长超过321%而在其中，固定式燃料电池的增长最为显著，从2008年的2000台迅速上升至2.5万台。交通运输燃料电池发展相对平稳，在未来其发展的主要看 点集中在轻型燃料电池电动汽车数量的增加和物料搬运设备市场的大幅增长。在三 个领域中，便携式领域的发展几乎处于停滞状态，即使目前已经有许多公司陆续推 出手机用氢燃料电池，但就整体而言，该类产品的商业化尚未得到实现，未来发展 还需要很长时间。日本富士
13、经济公司针对产业和商业、家用、燃料电池车、叉车等 驱动、便携和应急以及便携终端6个领域进行了调查，预测到2025年，全球市场总 计将达到52843亿日元，相当于2011年的74.2倍。招商证券研究员表示，从全球燃料电池趋势看，以现阶段技术，燃料电池更适 合用于固定设备（医院不间断电源、分布式发电、军用等设备稳定性及噪音有特殊 要求领域），而北美地区运输业下游市场的增长则主要来自于叉车等对排放、灵活性要求较高的专用车领域。1*p燃什电池果纯主員生卢四市境傑嬴氛伽什电泡出貨童令国射输廉槽死3.1固定领域固定式燃料电池包括多种尺寸和类型，主要用于各种固定位置的电力供应，包括发电站、楼宇、工程等领域的
14、大型首要电源、备用电源或热点联产(CHP,用于家庭住宅和商业的微型热点联产，以及远程或基本应用例如电讯塔的首要或备用电 源。固定式燃料电池主要包括 MCPC SOFC PAFC和PEMFC在美国市场，美国本土 的 Bloom Energy， Fuel Cell Energy， UTCpower 和加拿大的 Ballard Power System 是该领域的主要生产公司。在固定式燃料电池的应用中，各地区略有差别。对亚太地区而言，辅助电源(Aux Power)是目前占比最大的应用，其他主要应用则是备用电源(Backup Power)和热电联产(CHP。在北美地区，备用电源、热电联产和分布式发电( DG是三类主要 的应用领域。豪盒址区碣電贞加f电幽直fllfl测iPmra Pomc tPowaCMP B&dkup OCHP .D右北摄画定式蔚卿电沦直用図测 WU* 鼻M w M M O氢燃料电池的优点除了零排放、高效率和燃料易获得外，其在外部环境剧烈变 化的条件下，可以长时间连续工作且具有更高的可靠性。与柴汽油发电机相比，氢 燃料电池的噪声很小且不排放有害气体。此外，氢燃料电池还有运动部件少，维修 工作量小，更有利于远程控制、减少时间的维修时间。具备高效率、高可靠性以及 高环保性的燃料电池在具有成本竞争力的情况下，已经在固定领域中进入了商业
