一、產業鏈圖譜

燃料電池是一種非燃燒過程的電化學能轉換裝置。將氫氣和氧氣的化學能連續不斷地轉換為電能。其工作原理是H2在陽極催化劑作用下被氧化成H+和e-，H+通過質子交換膜達到正極，與O2在陰極反應生成水，e-通過外電路達到陰極，連續不斷的反應就產生了電流。氫燃料電池主要包括電池組件和燃料兩個部分。

氫燃料電池產業鏈

資料來源：智研咨詢整理

二、上游行業

1、電池設備

（1）氫燃料電池電堆

氫燃料電池電堆是燃料電池中氫燃料發生化學反應的場所，是燃料電池的核心。燃料電池電堆包括催化劑、質子交換膜、氣體擴散層、雙極板，以及其他結構件如集流板、密封件、端板等各種部件。2021年電堆成本約占燃料電池系統成本65%，所以降低電堆成本是燃料電池系統商業化的關鍵。

燃料電池系統成本分布

資料來源：智研咨詢整理

在示范城市群落地，企業為保證及時交付進行大量備貨，氫燃料電池電堆平均單堆功率顯著提升因素影響下，2021年中國氫燃料電池電堆出貨量大幅增長128%至757MW。

2018-2021年中國氫燃料電池電堆出貨量

資料來源：GGII、智研咨詢整理

燃料電堆的研發和生產具備較高的技術壁壘，以豐田汽車為代表的國際知名車企大多自行開發或與合作伙伴共同開發燃料電池電堆，一般不對外開放。以Ballard、Hydrogenics為代表的國際知名電堆生產企業在燃料電池領域深耕多年，具有較強的技術積累和產業化能力，可以對外單獨供應電堆。目前，國內能夠獨立自主開發電堆并經過多年實際應用的主要包括新源動力、神力科技等企業，一些新興的燃料電池企業通過獲得國外技術授權、成立合資公司等方式生產燃料電池電堆。

2021年中國燃料電池電堆企業出貨量TOP10廠商分別為國鴻氫能、氫晨科技、神力科技、愛德曼、清能股份、氫璞創能、濰柴動力、國電投氫能、東方氫能、航天氫能（上海）。

2021年中國氫燃料電池電堆出貨量TOP10企業

資料來源：GGII、智研咨詢整理

（2）膜電極

膜電極是燃料電池電堆核心，主要包括催化劑、質子交換膜以及氣體擴散層。膜電極的質量直接決定了氫燃料電池的功率密度、壽命以及耐久性等重要指標。常見的膜電極根據其中電解質的不同，可分為堿性燃料電池（AFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）、磷酸燃料電池（PAFC）、固態氧化物燃料電池（SOFC）、質子交換膜燃料電池（PEMFC）幾種。

我國膜電極的起步雖然較晚，但發展非常迅速。在中國氫燃料電池電堆出貨量大幅增長的情況下，中國國產膜電極需求量也快速擴張，2021年中國國產膜電極需求量達12.9萬平米，同比增長160%。其中鴻基創能、唐鋒能源、武漢理工氫電、擎動科技、億氫科技為國產膜電極出貨量TOP5企業。

2020-2021年中國國產膜電極需求量

資料來源：GGII、智研咨詢整理

（3）質子交換膜

質子交換膜為燃料電池電堆的重要組成部分之一。質子交換膜主要用來隔離兩極，傳遞質子(H+)，其基本原理是氫離子與質子交換膜上的磺酸基結合，然后從一個磺酸基到另一個磺酸基，最終傳遞到膜的另一端，電子以及陰離子則無法通過。按照含氟情況分類，可分為全氟磺酸膜、部分氟化聚合物質子交換膜、復合質子交換膜以及非氟化物質子交換膜幾種。目前，常用的商業化離子交換膜為全氟磺酸膜。

在質子交換膜市場方面，主要被美國科慕公司、陶氏公司等國外企業壟斷，但隨著我國質子交換膜技術的突破，國產質子交換膜市場占比有所提升，2021年中國國產膜電極生產需要11.2萬平方米的質子交換膜，國產化率達11.6%，較上年提升了4.1個百分點，隨著需求的增長，未來國產化率將進一步提升。

2020-2021年中國質子交換膜需求量

資料來源：GGII、智研咨詢整理

（4）雙極板

雙極板通常為正反均帶有氣體流道的石墨或金屬薄板，被置于膜電極兩側，起到支撐機械結構、均勻分配氣體、排水、導熱、導電的作用。因此，雙極板需要滿足電導率高、導熱性強、氣體致密性好、機械以及耐腐蝕性能優良等要求。

目前，雙極板主要可以分為石墨雙極板、金屬雙極板、復合材料雙極板三類，其中石墨雙極板以其優異的導電性和抗腐蝕能力成為市場主流產品。在氫燃料電池火爆發展的背景下，石墨雙極板出貨量急速擴張，2021年中國氫燃料電池石墨雙極板出貨規模為2.94億元，增幅為49.2%，加工類型以CNC為主。

2020-2021年中國氫燃料電池石墨雙極板出貨規模

資料來源：GGII、智研咨詢整理

2、燃料

燃料電池是氫能的重要應用方式，氫作為清潔、高效、可持續的能源載體，是應對氣候變化的關鍵抓手之一。我國為世界第一大產氫國，擁有豐富的燃料供給，2021年氫氣產量達3300萬噸。

2015-2021年中國氫氣產量

資料來源：智研咨詢整理

相關報告：智研咨詢發布的《2022-2028年中國氫燃料電池行業市場運營格局及前景戰略分析報告》

三、中游行業

目前，我國氫燃料電池行業正處于快速發展期，2021年中國燃料電池系統裝機量創新高達173MW，同比增長119%，未來在國家政策的支持下及企業技術的創新下，我國燃料電池行業發展空間巨大。

2016-2021年中國燃料電池系統裝機量

資料來源：智研咨詢整理

四、下游行業

氫燃料電池技術可廣泛應用于汽車、軌道交通、船舶等交通領域，還可以應用于分布式發電，建筑熱電聯供等領域。最主要的應用場景是燃料電池汽車，行業下游參與者主要為整車廠。

過去十余年間在國家科技計劃和技術創新工程的支持下，我國系統開展了氫燃料電池汽車的研究、開發、示范和運營工作，初步形成了從燃料電池電堆到整車的研發體系和制造能力，并開展了系統的示范運營。我國燃料電池汽車銷量于2016年開始快速起步，目前已處于商業化初期階段但尚未形成規模效應，行業發展空間廣闊。2021年中國燃料電池汽車產銷量分別為1777輛、1586輛，較上年有所增長。

2016-2021年中國燃料電池汽車產銷量

資料來源：中國汽車工業協會、智研咨詢整理

以上數據及信息可參考智研咨詢（www.szxuejia.com）發布的《2022-2028年中國氫燃料電池產業競爭現狀及發展趨勢研究報告》。智研咨詢是中國領先產業咨詢機構，提供深度產業研究報告、商業計劃書、可行性研究報告及定制服務等一站式產業咨詢服務。您可以關注【智研咨詢】公眾號，每天及時掌握更多行業動態。