前言：从内蒙古自治区的相关消息来看，氢能重卡是重点关照的环节，不过无论是重卡或者其他类型的氢能汽车，始终是绕不过氢燃料电池这个环节的，因此燃料电池的行业前景是很明确的。
本篇目录1.事件背景2.认识氢燃料电池3.产业链4.细分赛道5.行业现状6.行业前景7.市场空间8.小结及相关上市公司
近期，内蒙古自治区发布的相关政策指出，加速推进燃料电池车替代中重型燃油矿用卡车和公共服务车辆，推广氢燃料电池重卡5000辆以上，累计推广燃料电池汽车突破1万辆；到“十四五”末，自治区形成集制备、存储、运输、应用于一体的氢能产业集群，氢能产业总产值力争达到1000亿元。
此次内蒙古的相关政策将助力氢燃料汽车尤其是氢能重卡的发展，无论是普通汽车还是重卡，都带来了大量氢燃料电池的需求，下面我就来聊聊氢燃料电池行业。
氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置，可实现氢能的移动化、轻量化和大规模普及，能广泛应用于交通、工业、建筑、军事等领域。在道路交通领域中，氢能凭借零污染、可再生、加氢快、续航足等优势，被誉为车用能源的“终极形式”，其中商用车又是未来氢燃料电池在道路交通领域的核心增量。
从全球来看，燃料电池主要运用于固定式电源、交通运输和便携式电源三大类领域。既适用于集中发电，建造大中型电站和区域性分散电站，也可用作各种规格的分散电源。交通运输领域包括为乘用车、巴士/客车、叉车以及其他以燃料电池作为动力的车辆。
燃料电池位于燃料电池汽车产业链的中游，燃料电池汽车产业链上游为膜电极、双极板、各类管阀件与传感器、车载高压储氢瓶等发动机零部件生产制造行业，产业链中游为燃料电池及电堆集成行业，产业链下游为燃料电池整车制造行业。
燃料电池是燃料电池汽车动力总成的核心部件，关系着整车运行的安全性，对燃料电池汽车是否具备成熟、可靠的性能表现具有重要影响。相较于传统燃油车或纯电动汽车动力系统，燃料电池发动机系统结构较为复杂。燃料电池发动机系统主要由燃料电池发动机、电压变换器、车载氢系统等构成，其中燃料电池发动机主要部件包括电堆、发动机、氢气供给系统、空气供给系统等。
日本田中贵金属、英国庄信万丰和比利时优美科是全球最大的几家燃料电池催化剂供应商，催化剂制备技术处于绝对领先地位；国内市场方面，我国催化剂还未实现商业化生产，贵研铂业和武汉喜马拉雅是领头企业。
电堆是燃料电池发动机系统的心脏，是燃料电池发动机的动力来源，其主要由膜电极和双极板堆叠而成。国内燃料电池电堆已逐渐起步，目前国内电堆厂商主要分为两种：
2）引进国外成熟电堆技术，以广东国鸿、南通百应等为代表。整体而言，国内电堆产业发展较好，目前国内主流厂商发布的燃料电池的额定功率可超过 100kW。
膜电极是 PEMFC 发生电化学反应的场所，作为为传递电子和质子的介质，为电化学反应提供了紧密接触的场所，其由质子交换膜、催化剂与气体扩散层等组成，是燃料电池电堆的核心部件。
膜电极经历三代技术发展，第一代技术为气体扩散电极（GDE），已基本被淘汰；第二代技术为催化剂涂层（CCM），为当前膜电极生产的主流技术，但存在反应过程中催化层结构不稳定，寿命有限的不足；第三代有序化膜电极，目前该技术处于研发阶段，目前技术被以美国 3M 公司为代表的国际材料巨头所掌握。
质子交换膜是是燃料电池发电的关键核心部件膜电极的重要组成部分，全球从事质子膜研究的主要有美国戈尔公司，日本旭硝子玻璃，以及我国的东岳氢能、泛亚微透等十余家公司。其中，美国戈尔公司在增强膜方面具有知识产权优势，目前应用最为广泛的是戈尔公司的Nafion系列膜，目前全球市场占有率超过90%。
催化剂也是膜电极的重要组成部分，目前商用催化剂为铂碳催化剂，而稀有金属铂的高成本是燃料电池商业化的主要阻碍之一，因此低铂和非铂催化剂的开发成为降低燃料电池成本的关键。
空气压缩机简称空压机，主要由电机和膨胀机组成，对进入空气进行增压，提高燃料电池的功率密度和效率。空压机作为辅助系统重要组件功耗占辅助系统的 80%，约为燃料电池输出功率的 20%—30%，主要分为涡旋式空压机、双螺杆空压机以及离心式空压机三种，离心式空压机具备较好的综合性能，是目前最理想的燃料电池专用空压机类型。
双极板是燃料电池电堆的核心结构件，起到支撑机械结构、均匀分配气体、排水、导热、 导电的作用，双极板可分为石墨双极板、金属双极板和复合双极板。
目前，石墨双极板已实现国产化，金属双极板实现小批量生产，但耐久性和可靠性还待后续研究突破；复合双极板具有石墨板和金属板的双重优点，但加工较为复杂，生产成本加高，降低其生产成本使其更适合批量化生产，成为未来双极板发展方向之一。
2020 年中国氢燃料电池系统装机量为 80.4MW，同比下降 36%，相较于锂电池近几年百吉瓦时规模的装机量，燃料电池系统装机量显示该产业仍处于导入期阶段。从竞争格局来看，GGII 数据显示，2020 年中国氢燃料电池系统装机量 TOP5 企业为爱德曼、亿华通、重塑、广东探索、潍柴动力，相较于 2019 年，除亿华通及重塑仍在 TOP5 之内，剩余企业份额及排名均发生较大变化，说明当前产业竞争格局尚未明朗，龙头企业尚未现出足够的议价力，不过未来随着氢燃料电池市场规模的扩大，一批优质龙头企业将在快速成长并形成竞争壁垒，产业竞争格局将形成金字塔结构。
在氢燃料电池车中，燃料电池系统是氢能车的核心构成，按结构来拆分主要包括燃料电池堆及辅助系统。从成本端来看，燃料电池系统在氢能车购置成本中占比超过 60%，而电堆成本在系统中占比同样超过 60%，是氢燃料电池汽车占比最高的成本项。
“以奖代补”新政策鼓励因地制宜发展氢燃料电池产业，避免了以往“大水漫灌”式补贴，新政将促进上游技术突破、驱动下游应用及基础设施发展，真正惠及产业链上下游玩家。从政策实施目标来看，规划争取通过 4 年左右时间，建立氢能和燃料电池汽车产业链，关键核心技术（电堆、氢气循环系统、空压机、膜电极、双极板、催 化剂、碳纸、交换膜）取得突破，且要求示范城市群在第 1-4 年间实现至少 2 项、4 项、5 项、7 项的本土化突破落地。
“以奖代补”政策的实施或将成为氢燃料电池汽车产业重要的转折点，政策推动下核心技术的有效突破将为未来规模化降本打牢坚定基础，避免技术卡脖子而带来产业发展停滞。
2017年燃料电池系统国产化率约 30%，仅掌握系统集成、双极板和 DC-DC，其余主要依赖进口，2020 年国产化程度 60-70%，电堆、膜电极、空压机、氢气循环泵等核心部件均可自主控制，而气体扩散层、催化层和质子交换膜等核心材料也在加速研发中，普遍处于送样测试验证阶段。由于产品从送样测试到批量化生产预计需要 2~3 年时间，因此预计未来 2~3 年氢燃料电池产业链有望完全实现国产化供应。
燃料电动车相比锂电池车，在低温性能方面（-30℃低温自启动），加注时间方面（商用车 15 分钟）和续航里程方面（500km）具有非常强劲的竞争优势，这些优势决定着燃料电池车在商用车等领域具备极具竞争力的优势。
截至 2021 上半年末，全球合计有燃料电池车保有量 4.3 万辆，其中韩国、美国、中国、日本、欧洲、其他地区等分别有 1.46 万辆、1.11 万辆、0.84 万辆、0.56万辆、0.31 万辆及 0.03 万辆，占比分别为 34%、26%、20%、13%、7%和 1%。可以观察到，2017年以来中国燃料电池产业后来居上，从 2017 年末50 辆增长到2021 上半年末的 8440 辆，不到四年时间增长了 168倍。
结合氢燃料电池重卡全生命周期成本的预测，以及节能路线、氢能发展等对氢燃料电池汽车的发展规划，对未来 10 年国内氢燃料电池汽车，尤其是氢能重卡做出了发展展望：
1.2020-2025 年为发展起步期，氢能车市场以政策驱动为主，方向上侧重发展中重卡，预计到 2025 年氢燃料商用车年销规模有望达到 1 万辆水平，市场空间处于百亿规模；
2.2025~2030 年随着基础设施加大普及、技术革新和成本下降推动产业进入发展加速期，到 2030 年年销规模有望达到 10 万辆水平，市场空间有望达到近千亿规模。
小结：燃料电池汽车相比电动车在低温性能、加注时间、续航里程等方面具有无法比拟的优势，这些优势决定着燃料电池车在商用车等领域具有极具竞争力的优势，燃料电池汽车的竞争优势决定了燃料电池的需求也即将放量。
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