第1章 產業概要
1 氫燃料汽車發展簡史
氫氣現在被公認為世界上最清潔的能源之一，並被列為實現脫碳的重要途徑。 事實上，氫能的探索由來已久，可以追溯到500多年前。 1520 年，瑞士醫生、鍊金術士、非專業神學家和德國文藝復興時期的哲學家帕拉塞爾蘇斯通過將金屬（鐵、鋅和錫）溶解在硫酸中觀察到氫的存在;2024年，英國法官和科學家威廉·羅伯特·格羅夫（William Robert Grove）開發並生產了第乙個燃料電池——格羅夫電池，他因此被稱為燃料電池之父。 1966 年，通用汽車推出了世界上第一輛燃料電池汽車 Electrovan。 進入21世紀後，世界各國大力布局氫燃料電池和氫燃料汽車，推動氫能在上下游產業中的應用。 2 政策驅動因素
氫能是用能終端綠色低碳轉型的重要載體，全球多個國家紛紛制定綠色轉型規劃，設定中長期碳排放目標，聯合國曾表示，到2024年全球碳排放量減少50%已成為各國共識。 根據《氫能產業發展中長期規劃（2021-2024年）》，我國氫燃料電池汽車發展預計將經歷三個階段：1）2020-2024年為初步示範階段：2024年初步實現氫燃料電池汽車商業化應用，商業規模達1萬輛， 100座加氫站將投產。以倉儲物流為主業，開展商業示範作業，累計運營1億公里。2）2025-2024年是加速推廣階段：到2024年，加快實現氫能和燃料電池汽車的推廣應用，主要針對公共服務車輛的批量應用，在現有儲運加註技術的基礎上，在150公里的輻射範圍內，因地制宜推廣氫燃料電池技術， 通過優化燃料電池系統結構，加快關鍵零部件產業化，大幅降低燃料電池系統成本，整車數量應達到5萬輛10萬輛。3）2030-2024年為規模化應用階段：2030-2024年，要實現氫能與燃料電池技術的規模化推廣應用，實現大規模製氫、儲運、應用一體化，在一定程度上實現加氫站現場儲氫、製氫規模的標準化推廣應用。2024年8月，京津冀、上海、廣東三大城市群率先啟動燃料電池汽車示範推廣2024年12月，華北、豫北城市群入選第二批入選示範區。 
圖：中國氫燃料電池汽車三步走
3 氫燃料電池原理
1）反應氣體在氣體擴散層內擴散;2）反應氣體在催化層中被催化劑吸附後解離3）陽極反應產生的氫離子通過質子交換膜到達陰極，與氧氣反應生成水，而電子則通過外部電路到達陰極發電。
圖：氫燃料電池的工作原理。
二、行業現狀
1 行業政策
以“以獎替代”的形式：2024年，五部委聯合印發《關於開展燃料電池汽車示範應用的通知》，組建五大城市群，在燃料電池汽車關鍵核心技術和產業化應用方面取得突破50,000積分（相當於約15億元的補貼）。 2024年9月，財政部、工業和資訊化部、科技部、能源局聯合發布《關於開展燃料電池汽車示範應用的通知》 2024年8月，京津冀、上海、廣東三大城市群率先啟動燃料電池汽車示範應用推廣2024年12月，河北、河南兩級城市群入選第二批入選示範區。 **財務計畫通過獎勵新技術示範應用和關鍵核心技術產業化應用，加快相關基礎材料、關鍵零部件和整車核心技術的研發和創新。 力爭在4年左右時間內逐步實現關鍵核心技術突破，打造完整的燃料電池汽車產業鏈。 
圖：示範城市群和燃料電池汽車推廣目標
圖表：燃料電池汽車改裝國家補貼（萬元）
2 市場空間
2024年以來，氫燃料電池汽車產銷量快速增長。 2016-2024年，我國燃料電池汽車整體銷量呈上公升趨勢。 2020-2024年，由於氫燃料電池汽車示範城市群尚未確定，銷量短暫下滑。 2024年，氫燃料汽車的銷量翻了一番。 根據中國汽車工業協會的資料，2024年氫燃料電池汽車銷量為3367輛，同比增長112%。 
圖：2015-2024年氫燃料汽車國內產銷情況（輛）
國內氫燃料電池商用車佔主導地位。 目前，我國銷售的氫燃料汽車主要應用於商用車領域。 根據公交總站資料顯示，2024年氫燃料電池汽車投保5009輛，客車、重卡等貨車等商用車投保4782輛，佔總投保人數的95%，其中投保2465輛，佔比49%。 根據IEA資料，截至2024年底，中國商用車保有量佔比約99%。 我國商用車優先發展的原因有二：1）商用車可以批量論證，規模形成後可以降低燃料電池和氫氣的成本;2）商用車行駛在固定路線上，車輛集中，對加氫基礎設施布局的要求相對較低。因此，在燃料電池產業發展初期，燃料電池重卡發展的戰略引導作用高於乘用車。 預計到2024年，氫燃料商用車的數量將超過7萬輛。 2022-2024年復合增長率將超過50%。 在商用車節能減排的背景下，我國氫燃料商用車銷量增速有望提公升。 根據國家能源局《氫能產業發展中長期規劃（2021-2024年）》，2024年我國燃料電池汽車目標為5萬輛左右，而根據中國銀行**研究院**：2023-2024年氫燃料電池商用車銷量為0750,000 臺，1150,000臺，1臺890,000 輛，286萬輛，銷量增長率分別為%*氫燃料電池商用車年保有量約5輛120,000 臺， 798萬輛，2022-2024年復合增長率超過50%。 
圖表：2023-2024年燃料電池商用車保銷量**千輛）。
三、行業情況
1 技術優勢
燃料電池是一種將燃料的化學能直接轉化為電能的化學裝置。 由於燃料電池通過電化學反應將燃料化學能的吉布斯自由能部分轉化為電能，因此不受卡諾迴圈效應的限制，因此效率很高。 此外，燃料電池以燃料和氧氣為原料，沒有機械傳動部件，因此排放的有害氣體很少，使用壽命長。 可以看出，從節能和生態環境保護的角度來看，燃料電池是最有前途的發電技術。 從商業應用來看，質子交換膜燃料電池和固體氧化物燃料電池是最重要的燃料電池技術路線。 質子交換膜燃料電池對氫氣的質量要求很高，因此成本也很高，而固體氧化物燃料電池可以使用粗氫和碳氫燃料，能量轉化率高，廣泛應用於大型集中供電、分布式發電、熱電聯產甚至交通領域。 從技術特點來看，氫燃料電池汽車的應用場景主要包括固定線路、中長途幹線、高負荷：1）固定路線：方便加氫站等配套基礎設施，如礦山短軌、港口、物流園區等相對封閉、固定的路線場景，方便氫燃料汽車布局氫氣等配套加氫設施加油站;2）中長途幹線：續航里程約400-800公里，超過純電續航上限將成為氫燃料汽車的優勢應用場景範圍3）高載重：由於純電動汽車中電池能量密度的提公升空間有限，重卡一定里程的電池必然會導致自重較大，因此從氫燃料過渡到液氫路線後，整車重量會進一步放大， 在對負載能力需求較大的場景中，它將更具優勢。2 行業挑戰
基礎設施建設不足。 目前，我國氫能基礎設施建設還不完善，制約了氫能的推廣應用在技術方面，氫能的轉換效率、安全性和可靠性等還存在一些技術難點目前，我國燃煤製氫比重仍然較大，如果製氫過程中不能有效控制碳排放，仍無法實現我國的雙碳目標。 氫氣儲運。 目前，儲氫技術尚未完全成熟，儲氫密度低、儲氫成本高的問題一直是亟待突破的瓶頸氫氣運輸需要高壓容器或液態氫氣，目前運輸成本較高，氫氣儲運過程中的安全性還需要進一步標準認證我國製氫站建設存在投資高、標準體系不完善等問題。 上述製氫、運輸和儲氫系統的不完善將導致加氫成本高於燃料加氫成本。 3 行業情況
多家廠家進入市場，市場集中度持續下降。 2024年市場集中度保持高位，基於政策的良好預期和未來市場前景，進入燃料電池系統行業的企業數量持續增加，市場集中度呈下降趨勢。 2024年至2024年6月底，車牌總數排名前5的配套車分別為上海重塑、宜華通、大洋電氣、協同氫能（鴻力氫能）、百盈能源，在TOP3和TOP5中市場份額分別為51%和66%，集中度較高。 在示範期間，新進入者能否在激烈的競爭中倖存下來，存在很大的不確定性。 
圖：2016-2024年6月底氫燃料電池系統累計銷量
四、系統關鍵材料國產化流程
1、燃料電池汽車核心零部件國產化程序
受材料、加工製造等基礎產業的制約，我國燃料電池汽車產業鏈布局呈現“倒金字塔”形態，綜合性企業較多，關鍵材料及核心零部件生產企業相對較少。 隨著“十四五”“雙迴圈”等政策的推進，我國氫燃料電池汽車核心技術不斷取得突破，加速核心零部件國產化替代。 
圖：燃料電池系統的分布。
2024年，我國僅掌握了系統整合、雙極板和直流電的產能，其餘主要依賴進口，國產化率在30%左右。2024年，我國電堆、膜電極、空壓機、氫氣迴圈幫浦等核心零部件可自主控制，氣體擴散層、催化層、質子交換膜等核心材料研發加快，整體國產化率達60%左右。2024年，我國已基本實現燃料電池系統國產化。 
圖：燃料電池汽車核心零部件國產化
2 堆疊
堆疊 = 膜電極 + 雙極板 + 集流體板 + 端板。 電堆是燃料電池系統的核心部件，成本相對較高。 電堆維持著整個燃料電池系統的能量輸出過程，很大程度上決定了燃料電池的整體效能、壽命和成本。 燃料電池或電堆的核心技術指標包括：質量功率密度、體積功率密度、電極功率密度、額定功率、系統的低溫啟動能力等。 堆疊市場高度集中。 據中商智慧型網資料顯示，2024年國內電堆企業排名前三分別為神力科技、協同氫能、氫氣噴射科技，CR3市場占有率為54%。 
圖：2024年中國電堆企業市場份額
2 個膜電極
膜電極=氣體擴散層+催化層+質子交換膜。 膜電極是燃料電池的核心部件，其製備工藝是燃料電池領域的核心技術之一，直接決定了燃料電池的效能、壽命和成本。 MEA的國產化率比較高，龍頭廠家主要是專門從事MEA的廠家。 目前，國內獲得車牌照的膜電極企業有近20家，作為專業第三方膜電極業務企業的國內品牌企業只有5家，分別是唐風能源、青東科技、巨集基創能、武漢工學院、億氫科技，但這5家企業基本佔據了國內裝車市場75%左右的市場份額。 其餘市場主要包括電堆如捷氫科技、國氫科技、愛德曼、鑫源動力、慶能股份、明日氫能等自有膜電極系統量產能力的企業，以及豐田、巴拉德、莊信萬豐、格林瑞特等國外企業。
圖表：2024年為持牌車輛安裝膜電極的膜電極企業市場份額。
2.1 催化劑陽極的電化學反應過程非常快，而陰極的反應過程較慢，為了提高燃料電池的整體反應效率，需要催化劑來提高陰極的反應速率。 催化層是發生電化學反應的地方，是電極的核心部分，關係到燃料電池電堆的效能和壽命。 催化劑有低鉑、鉑族和非鉑三種型別，EPMFC催化劑層中的鉑（Pt）負載量較高，成為商業化的障礙。 目前，鉑催化劑市場仍被國外廠商占領，國內一些企業已開始迎頭趕上。 據36氪相關資料顯示，截至2024年11月，我國在執行燃料電池汽車近萬輛，其中90%以上的燃料電池使用進口催化劑。 活躍在國內市場的主要國外燃料電池催化劑製造商有田中TMK、莊信萬豐（JM）、優美科等多家公司，其中田中和莊信萬豐佔據了較高的市場份額。 此外，氫燃料電池催化劑相關的智財權主要掌握在西方少數發達國家手中，國內大部分企業仍處於實驗室階段，少數企業能夠實現量產。 2.2 質子交換膜質子交換膜（PEM），又稱質子膜或氫離子交換膜，被稱為燃料電池的晶元，其效能直接決定了燃料電池的效能和使用壽命。 它的作用是傳導質子、隔離氣體和反應性物質。 全氟磺酸膜是質子交換膜的主流路線。 目前，國外廠商佔據主要份額，國內發展加速。 根據GGII的資料，2024年燃料電池質子交換膜的國產化率為75%，2024年國產化率為1161%。
圖：燃料電池質子交換膜的定位率。
國產化替代的難點一方面在於國內企業在高工藝壁壘上的突破，另一方面在於材料體系的轉型。 在工藝上，全氟磺酸膜製備的原料反應條件苛刻，核心原料具有易效能的特點，樹脂的聚合成膜工藝難以保證機械強度，在產品平整度和厚度之間難以選擇。 在材料體系方面，下游膜電極或電堆廠商批量引進國產質子交換膜，意味著原有的催化劑和氣體擴散層等材料需要重新調整，這是乙個系統性工程，需要產業鏈上多家企業合作進行檢測驗證， 更重要的是，有下游客戶願意提供訂單和執行測試場景。同時，國產質子交換膜的效能需要在堆疊層面進行長期驗證，因此質子交換膜的國產化還很遙遠。 2.3 氣體擴散層氣體擴散層在燃料電池中起著重要作用，支撐催化層，收集電流，傳導氣體並排出反應產物水。 它是燃料電池的主要部分。 一般認為，氣體擴散層可分為基底層（支撐層）和微孔層兩部分。 複寫紙由於其成熟的製造工藝和穩定的效能，已成為氣體擴散層材料的主流選擇。 從材料上看，氣體擴散層大致分為碳纖維紙、碳纖維機織布、無紡布和炭黑紙四種型別。 複寫紙也因其成熟的製造工藝和穩定的效能而成為氣體擴散層材料的主流選擇。 氣體擴散層的成本在燃料電池中佔比較高的比例，為了降低燃料電池的成本，國產化突破是必然的選擇。 現階段，大多數燃料電池製造商使用日本東麗、美國**CARB、德國西格里等廠家的氣體擴散層產品，其中東麗和日本**CARB佔據了較大的市場份額。 東麗和西格里的產品價值鏈從內部生產的碳纖維碳紙開始，一直延伸到微孔層MPL塗層，具有深厚的基礎碳材料開發和規模化生產能力。 目前，國內只有少數企業參與氣體擴散層的研發，且大多處於小批量樣品試製狀態。
圖：複寫紙的製備方法。
5. 總結
技術與規模相互促進，政策帶動產業發展積極性。 影響氫燃料汽車產業的三個關鍵因素： 氫燃料電池產業是典型的技術密集型產業，產業鏈既要在規模化應用的前提下降低成本，又要加快新技術的突破和研發。 在一定程度上，我國氫燃料電池產業的發展將對國外發達國家的先進製造業產生衝擊，並可能引起智財權和進出口關稅方面的摩擦，從而對我國相關產業產生負面影響。 國內氫燃料汽車產業發展尚處於初期，出台多項政策帶動發展。 目前，氫燃料汽車在核心技術領域要趕超國外一些廠商還有一定的距離，但技術短板還不是太明顯產業鏈中更多核心零部件的國產化率不斷提高，不僅在國家戰略布局中發揮了重要作用，也帶動了一大批新型產業鏈的形成。 特別免責宣告：**其他**內容僅供參考，旨在傳達更多資訊，不以盈利為目的。著作權歸原作者所有。 如有侵權，請聯絡我們刪除。
廣東貝洛新材料科技有限公司成立於2024年，是一家專業為汽車、聯結器、廚衛電器、新能源等領域提供高效能橡膠定製件一站式解決方案的國家高新技術企業，占地面積30餘畝，員工400餘人，生產裝置200餘台套， 10萬級無塵車間，近百項專利，擁有IATF 16949、ISO 9001、ISO 14001和社會責任管理體系認證，斥資數千萬建設CNAS國家認證實驗中心，在東莞及寧波、無錫、成都、武漢等分公司設有研發生產基地，長期為國內外300多家知名企業配套服務歡迎來電諮詢，金額優先！