燃料电池——21世纪氢气环保发电新技术

    2020-10-20 17:09
    头豹研报

    2020年中国燃料电池行业概览

    2022-03-02

    全文字数:2,318字,精读时间:4分钟

    本文援引于报告《2020年中国燃料电池行业概览》,首发于头豹科技创新网(www.leadleo.com)。

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    海外整车制造企业积极布局燃料电池领域,市场或迎来下一风口

    2020年6月8日,丰田宣布与五家中国公司成立氢燃料电池合资公司,标志着主流汽车制造商对氢燃料电池行业发展重视程度的加码。早在2014年12月,丰田就推出了一款氢燃料电池汽车Mirai,系丰田旗下首款量产的燃料电池汽车,也是世界上较早实现批量化生产以及商业化应用的燃料电池动力汽车。Mirai在日文里代表着“未来”,从汽车的命名就可以看出,丰田十分看好燃料电池的未来技术发展路线。其实不只丰田,美国、欧洲、日本、中国等国的众多企业都在积极布局燃料电池以及氢能源相关产业,争取在下一个风口来临前尽早完善布局,成为燃料电池行业的明日之星。

    燃料电池实际是一种新型发电装置,具有清洁环保等特点

    电池是一种将化学能转化为电能的装置,其发生反应的化学物质储存在电池内部,供电过程通过电池两极的氧化还原反应实现。传统电池主要指具有储能功能,使用时提供电力的装置。随着相关研究的深入,人类研发出各类型新式电池,包括锂电池、燃料电池等。其中燃料电池是通过注入燃料(如氢气、天然气等)使之发生氧化还原反应从而产生电流的“发电装置”,因其发电过程需要反复注入燃料,工作原理上与传统电池有较大差异。考虑到注入燃料多为氢气等清洁能源,燃料电池基本不会产生有害物质,因此燃料电池发电技术被称为21世纪新型环保高效的发电技术之一。

    氢燃料电池是当前最主流的细分品种,主要依赖氢气进行发电

    燃料电池与一般电池都是通过氧化和还原反应产生电流,不同的是一般电池的化学物质贮存在电池内部,而燃料电池的化学反应物质由外部供给,其正、负极本身不包含活性物质,只是催化转换元件,因此将燃料电池定义为化学发电装置更为贴切。原则上只要反应物不断输入,燃料电池就能持续发电。目前燃料电池最主流的发电方式是通过向电池中电堆注入氢气和氧气,产生氧化、还原反应后形成电流并输出。


    中国燃料电池行业仍处于理论试验阶段,上游发展对行业具有重要促进意义

    中国燃料电池行业具有良好的应用前景,但受限于上游氢能源基础设施建设较慢、相关组件如电堆的技术门槛较高,中游燃料电池系统市场规模较小,从而影响下游应用领域的规模化装配。燃料电池产业链上游以原料、组件供应商为主,主要负责提供电池发电所需的氢气燃料以及生产燃料电池系统所需的各类型部件。产业链中游为燃料电池系统生产商,负责组装燃料电池系统供下游使用。产业链下游为直接应用企业,通过使用燃料电池系统为设备提供动力。应用领域主要包括固定式领域、交通运输领域以及便携式领域。作为新型绿色能源电池,燃料电池在交通运输领域的应用具有良好的发展前景。

    中国燃料电池行业市场规模增长迅速,交通运输成下游主要发展领域

    中国燃料电池行业发展起步较晚,市场规模在2015-2019年间实现了年复合增长率403%的增长,初步形成了一定的市场规模。截至2019年,中国燃料电池行业市场规模约33亿元,其中汽车燃料电池作为行业下游用电量最大的细分领域占比约82.6%。预计未来五年市场规模增速有所放缓,但仍将保持较高增长水平。

    本土市场将逐渐走向商业化阶段,推动行业快速发展

    截至2020年,中国燃料电池行业仍处于理论实践阶段,业内主要以燃料电池相关理论的研究和实践为主。行业主要参与者包括官方及非营利机构、研究所、高等院校以及企业等。企业通过和其他机构进行合作,研发突破燃料电池应用的技术难点,加快行业产业化进程。随着相关研究的深入以及政策支持力度的加码,燃料电池行业将逐步进入商业化阶段。头豹预测,2020-2025年间燃料电池行业新进企业数量将显著增加,燃料电池产量(装机量)快速提升,下游应用市场迎来规模化应用的发展起步阶段。


    深度见解:交通运输领域决定燃料电池行业发展上限,商用落地意义重大

    燃料电池汽车是新能源汽车的发展技术路线之一,在综合性能方面具备独特竞争优势。未来燃料电池汽车有望在传统燃油动力汽车被替代的趋势下,迎来快速发展阶段,从而推动燃料电池行业发展。截至2019年,氢燃料电池汽车产销量维持了较高增长水平,其燃料电池装机量(MW)常年保持在总装机量80%以上,是燃料电池行业最主要的下游应用领域。考虑到交通运输领域燃料电池较高的市场占有率,其发展决定了整体行业的未来走势。

    然而值得注意的是,尽管传统燃油动力汽车被替代将是大势所趋,目前市场最为认可的技术路线是以锂电池为体系建立的纯电动动力汽车发展方向。即使燃料电池具备诸多优势,其不可避免的存在诸多应用难点,例如燃料电池及相关核心组件生产成本过高、氢能源基础设施(加氢站)建设不全面、大规模制氢技术尚未攻破等。因此未来燃料电池行业的发展仍具有充分不确定性,相关产品的商业化成功应用将有助于提高行业整体竞争力,为燃料电池行业未来的批量化生产注入全新动力。

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