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1、中国燃料电池现状及燃料电池发展前景分析 燃料电池是将燃料具有的化学能直接变为电能的发电装置. 根据电解质种类不同, 燃料电池基本分为五种：碱性燃料电池（AFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、磷酸燃 料电池（PAFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）以及质子交换膜燃料电池（PEMFC）. 燃料电池具有以下优点：能量转换效率高；无污染零排放；模块化结构, 维护保养成本低； 燃料来源广泛, 通过多种方式制备. 质子交换膜燃料电池凭借其特性主要应用于新能源汽车. 对比其他几种燃料电池, 质子交换膜电池输出功率密度高, 质量功率高, 可在室温条件下工作, 同时起动迅速, 主要应用于新能源汽车. 燃料
2、电池种类 质子交换膜电池主要由质子交换膜、催化剂, 双极板等构成. 当它工作时, 氢气进入阳极扩散层, 并在催化剂的作用 下转化为质子和电子；氧气进入阴极扩散层, 并在催化剂的作用下得到电子转变为 O2- 离子；质子通过质子交换膜到达阴极与 O2-作用形成水, 电子则通过外电路回到阴极, 在这个过程中产生并提供电能. 一、电池系统 电池系统是燃料电池汽车产业链的核心环节, 而电池堆是其重要组成部分. 燃料电 池汽车产业链包括上游矿产等相关资源, 中游的电池系统、电机电控以及下游的整车厂、 加氢站及服务等. 燃料电池电池系统分为两大部分：一是电池堆, 包括质子交换膜、催化剂、扩散层和双极板；二是
3、其他部件, 包括空压机、储氢瓶. 电池堆包括质子交换膜、催化剂、扩散层和双极板. 其中质子交换膜直接影响燃料 电池的使用寿命；催化剂决定电极反应的效率；扩散层起到支撑催化层, 收集电流, 传导 气体和排出水作用；双极板则负责把燃料和空气分配到两个电极表面以及电池堆散热. 电池堆组成部分情况 二、政策 国内外基本上从发展规划、行业技术、财税政策等维度对燃料电池及燃料电池汽车给 予政策支持, 推动燃料电池汽车商业化进程. 国外燃料电池相关支持政策国内燃料电池相关支持政策 2019 年国内燃料电池汽车产量为 2,833 辆, 同比增长 86%；：根据各城市燃料电池推广目标规划, 到 2020 年中国
4、燃料电池商用车将 达到 1.16 万辆, 乘用车将达到 0.3 万辆. 2016-2019 年燃料电池车产量及增速（辆）地方燃料电池汽车相关规划推广量 三、发展趋势 1、成本逐步降低 燃料电池系统占燃料电池汽车全部成本的一半以上. 燃料电池汽车成本构成中, 燃料电池系统占65%左右, 电池电机系统占9%左右, 车载储氢系统占 8%, 剩余其他零部件占18%左右. 燃料电池系统成本高阻碍了燃料电池车的市场化进程, 究其原因主要是组成燃料电池系统的质子交换膜技术壁垒高成本高、催化剂使用贵金属铂以及双极板加工工艺严格下成本高. 燃料电池汽车主要部件成本拆分 构成电堆的主要部件, 如质子交换膜、双极版
5、、催化剂所使用的原材料持续的研究、开发以及技术的提高是电堆整体成本降低的主要原因. 目前, 催化剂一方面研究降低铂的用量, 另一方面国际上包括二硫化钼、液相催化剂等新型催化剂不断取得突破；质子交换膜技术的突破也带来成本的降低, 双极版则通过提升制造工业和寻找替代材料实现成本的降低. 在年产 50 万套燃料电池假设下, 2020 年燃料电池系统成本将从 53 美元/千瓦降至 40 美元/千瓦, 更远期的目标是 30 美元/千瓦, 接近传统燃油车成本. 燃料电池系统成本规划（美元/千瓦） 2、加氢站建设提速 氢燃料综合成本降低 目前加氢站由于前期投资大, 运营成本高, 整体运营的数量少, 截止到
6、2019 年, 全国累积运营的加氢站为 52 座；政策支持下加氢站 建设有望在未来几年提速：一方面财政给予加氢站建设补贴；另一方面规划加氢站建设数量, 规划到 2020 年, 加氢站达 100 座；到 2030 年, 加氢站达到 1,000 座. 加氢站是燃料电池汽车产业链的一个环节, 加氢站储备的氢气来源向上延伸涉及制氢、运氢, 目前各个环节都有不同的实现形式；未来有望通过在不同环节降低成本的基础上的有机组合, 实现制氢-运氢-储氢综合成本的最小化, 推动商业化进程的加速. 通过对比以下制氢-运氢-储氢的不同方案, 显示方案 1 综合成本最低, 即集中式天然气蒸汽重整制氢管束车压缩氢气运输加氢站压缩氢气. 未来有望在不同环节减低成本的同时, 通过相互的有效组合, 实现综合成本的最低.