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研究报告
氢能源行业研究(二)
来源: | 作者:君研资本 | 发布时间: 2022-03-19 | 8909 次浏览 | 分享到:
氢能源行业是新能源的新兴细分,在新能源发展的大背景下,在《氢能规划》、《碳中和规划》等政策文件中氢能源的定位得到战略性提升。发展程度上看,预计氢能源相关产业将得到类似锂电池汽车的全方位扶持;发展速率上,预计氢能源最终成熟的时间将会大大缩短。
目前氢能源行业在2022冬奥会前后得到第一次广泛炒作,未来预计氢能源投资将更看重订单增长和产业布局,全行业爆发性机会仍然存在,我司现就氢能源上中下游全产业链进行研究,形成行业分析报告,以备充分布局。

  国内目前无批量商业化产品,研发单位有中南大学、楚江新材002171子公司江苏天鸟、安泰科技000969等。

4、电堆核心-双极板

  双极板(Bipolarplate,简称BPP)是燃料电池的核心结构件,为正反均带有气体流道的石墨或金属薄板,被置于膜电极两侧,起到支撑机械结构、均匀分配气体进行阴阳极反应、导热、导电的作用,其性能优劣将直接影响电堆的体积、输出功率和寿命。

  目前常见的双极板有石墨、复合材料和金属。传统的石墨双极板因体积大等问题只能应用于客车等大型车,随着乘用燃料电池车的发展,体积小、成本低且强度高的金属双极板成为了我国燃料电池技术发展的新趋势。高工锂电数据,2019年氢燃料电池电堆装机中,双极板材料采用石墨板(含复合板)占比91%,金属板占比9%。目前丰田Mirai、本田Clarity和现代NEXO等乘用车均采用金属双极板。

  石墨双极板是热和电的良导体,耐腐蚀,密度较低。人造石墨机加工制造BPP设计灵活、迭代周期短,但柔韧性差,柔性石墨基材可以模压成型、柔韧性好,但金属和非金属杂原子杂质含量高,需要提纯。

高分子复合物双极板密度小,通过不同加工工艺能被浇铸成复杂形状。但树脂类材料导电性能较差,用于BPP制造需要添加导电物质,可以选用石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯等。

  金属材料双极板具有机械强度高、体相电导和热导优良,容易制成薄板并冲压加工成型的特点,但是其大规模应用还需要实现大面积流场冲压制作高精度流道、材料表面能在燃料电池操作条件下具有高耐腐蚀能力和低界面接触电阻。

图28:双极板是我国差距较大的领域

5、电堆核心(发动机)集成

  国内电堆核心集成企业较国外差距较大。电堆是燃料电池发动机的动力来源,是整个燃料电池产业链中成本和技术的核心,主要由多层膜电极和双极板堆叠而成。

  燃料电堆的研发和生产具备较高的技术壁垒,以丰田汽车为代表的国际知名车企大多自行开发或与合作伙伴共同开发电堆,一般不对外开放;以Ballard、Hydrogenics为代表的国际知名电堆生产企业在燃料电池领域深耕多年,具有较强的技术积累和产业化能力,可以对外单独供应车用电堆。

图29:电堆核心集成主要参数

  衡量电堆性能的指标有耐久性、比功率和启动温度,我国电堆及电堆内部零件企业在这几项指标方面与国际一线公司差距较大。国内电堆自主开发专利的代表企业有大连新源动力、上海神力科技(亿华通子公司)、东方氢能、氢璞创能、武汉众宇、明天氢能等,还有部分企业主要依靠引进国外先进技术生产电堆,例如2016年与加拿大巴拉德签订战略合作协议的国鸿氢能,以及潍柴动力与巴拉德的深度合作,后来潍柴动力000338收购巴拉德事业部(大洋电机002249为二股东)。