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膜电极:氢燃料电池核心 国产化下降本有望
发布日期:2021-12-11 22:26   来源:未知   阅读:

  :《氢能观察2021》报告显示,近5个月左右的时间,全球氢能累计投资增加了2000亿美元,氢能投资火爆。欧洲已宣布项目估计投资额为1300亿美元。中国预计到2050年氢能将占能源份额的10%。氢气通过氢能源车的燃料电池系统转换为电能,膜电极是氢气转换为电能的反应场所,其成本占据燃料电池电堆的70%,占据燃料电池动力系统的35%,是最核心的零部件,技术门槛高,具有极高的成长性、产品附加值和竞争壁垒。

  2、膜电极的制备。膜电极是燃料电池电化学反应的基本单元,目前已经发展出两代成熟的工艺,第一代的膜电极制备工艺主要采用热压法,第二代是催化剂直接涂膜技术,提高了催化剂的利用率,提高了氢离子在催化剂层的扩散和运动,从而提高膜电极的性能,是目前的主流应用技术。1991-1999年,膜电极技术主要来自于日本、美国的申请,1999年之后,随着燃料电池技术进入了迅速发展期,膜电极专利申请也快速增长,如今膜电极技术领域最受各申请人重视的区域为日本,其次是中国,后面依次是美国、韩国等,中国科学院大连化学物理研究所申请量位居第二位,仅次于丰田汽车。

  3、膜电极与国外的差距。膜电极结构设计和制备工艺非常复杂,整个研发周期长、技术壁垒高,实现规模化量产难度十分高。膜电极决定了电堆性能、寿命和成本的上限。国产膜电极性能与国际水平接近,但专业特性上(如铂载量、启停、冷启动、抗反极等)与国际水平还有一定差距。但随着国内市场的快速增长,国内工程化和质量控制的差距有望进一步缩小。近期,长城汽车旗下未势能源实现完全自研全新高性能膜电极规模化量产,加速了膜电极国产化进程。

  4、膜电极市场空间。假设2021、2025、2030年燃料电池车需求达1.5辆、10万辆、100万辆,考虑燃料电池重卡放量,单车系统额定容量将由此前30kW为主逐步提升至100kW左右,膜电极功率密度由目前1W/cm2逐步升至1.5W/cm2以上,对应2030年膜电极需求接近1千万平米,对应2030年市场规模在350亿元上下。目前,国内领先膜电极企业鸿基创能、武汉理工新能源、擎动科技膜电极产品功率密度均超过1W/cm2,测试使用寿命达到1-2万小时,已基本满足产业化应用需求,2019年开始国产膜电极产品逐步开始供应。

  5、功率密度提升带来更大降本。2020年采用鸿基创能MEA的国鸿新一代“鸿芯”电堆成本已降至1.99元/W。短期国产化、规模化将是降本的主要推动,国产化MEA产品规模化应用增强供应商议价能力,大批量采购情况下上游原材料成本有望大幅下降。远期看,膜电极功率密度提升将降低单瓦材料用量,实现更大的降本空间。(禅股论道)

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