燃料电池行业报告：氢能（25页）

行业报告下载 2021年12月02日 06:10 管理员

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发动机系统及电堆集成行业，产业链下游为燃料电池整车制造行业。燃料电池发动机系统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、发动机控制器、氢气供给系统、空气供给系统等。与锂电池作为储能装置不同，氢燃料电池是一种非燃烧过程的能量转换装置。燃料电池电堆是发动机系统的核心部件，是阳极的氢气和阴极的氧气（空气）发生电化学反应及产生电能的场所，对燃料电池发动机的关键性能和成本具有较大的影响。因此，电堆被称之为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。鉴于单个燃料电池单元输出功率较小，实践中通常通过将多个燃料电池单元以串联方式层叠组合构成电堆来提高整体输出功率。因此，电堆是由双极板与膜电极交替叠合，各单体之间嵌入密封件，经前、后端板压紧后用螺杆拴牢，构成的复合组件。其中膜电极是燃料电池发生电化学反应的场所，由质子交换膜、催化剂与气体扩散层组合而成，是燃料电池电堆的核心部件，对电堆的性能、寿命和成本具有关键影响；

双极板是燃料电池电堆的核心结构件，通常为正反均带有气体流道的金属或石墨薄板，其主要作用是通过流场给膜电极组件输送反应气体，同时收集和传导电流并排出反应产生的水和热，其性能优劣直接影响电堆的体积、输出功率和寿命。除电堆以外，燃料电池发动机还需要一系列辅助系统才能实现其功能。其中控制系统通过高精度调节反应气体的压力及流量等使得电堆中的反应始终维持在输出功率、温度、湿度均合适的水平，保证发动机稳定可靠工作；氢气和空气供给系统是为电堆提供合适压力、温度、湿度、流量的氢气与空气；水热管理系统用于保持燃料电池内部水平衡和热平衡。此外，燃料电池发动机系统配备由车载高压储氢瓶和配套阀件组成的车载氢系统用于储存燃料，以及用于实现燃料电池与整车高压之间解耦的 DC/DC 变换器。比较可见，燃料电池汽车在续航里程、加注时间、低温环境适应性、动力、环境保护等方面可以提供更好的解决方案。燃料电池汽车的续航里程可达 500km 以上；加注时间不到 15 分钟；能够在-30℃低温自启动；氢燃料电池的发电效率可达 50%以上，直接将化学能转化为电能，动力传递效率较高，使汽车的动力更加突出；在富氢地区具备较强经济性；并且燃料电池具备运行中零排放、高效率等优异特性，是我国在交通运输领域实现低碳排放的重要技术路线之一。从技术特点及发展趋势看，由于燃料电池汽车具备长续航里程、快速加注、高功率密度、低温自启动等技术特点，燃料电池汽车更适用于长途、重载、商用等领域，而电动汽车更适用于城市、短途、乘用车等领域。氢燃料电池汽车作为新能源汽车的重要技术路线之一，将与电动汽车长期并存互补。

燃料电池行业报告：氢能（25页）