燃料電池行業(yè)分析

1、燃料電池行業(yè)分析 2010年10月 一、燃料電池定義及分類；一、燃料電池定義及分類； 二、行業(yè)技術未來發(fā)展趨勢預測；二、行業(yè)技術未來發(fā)展趨勢預測； 三、燃料電池應用分析；三、燃料電池應用分析； 四、國內燃料電池主要研究機構；四、國內燃料電池主要研究機構； 五、燃料電池行業(yè)發(fā)展前景；五、燃料電池行業(yè)發(fā)展前景； 六、燃料電池行業(yè)競爭結構分析；六、燃料電池行業(yè)競爭結構分析； 七、燃料電池行業(yè)相關政策；七、燃料電池行業(yè)相關政策； 八、燃料電池行業(yè)風險分析；八、燃料電池行業(yè)風險分析； 九、類似公司分析；九、類似公司分析； 燃料電池是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學能直接轉化為電能的發(fā)電裝置。它是 一種電

2、池，但不需用昂貴的金屬而只用便宜的燃料來進行化學反應。這些燃料的化學能也 通過一個步驟就變?yōu)殡娔埽韧ǔＭㄟ^兩步方式的能量損失少得,于是，可以為人類提供的 電量就大大地增加了。 燃料電池定義燃料電池定義 分類方法分類方法分類分類 按運行機理分按運行機理分酸性燃料電池，堿性燃料電池酸性燃料電池，堿性燃料電池 按電解質種類不同按電解質種類不同 堿性燃料電池（堿性燃料電池（AFC）、磷酸型燃料電池（）、磷酸型燃料電池（PAFC）、熔融碳酸鹽燃料電池）、熔融碳酸鹽燃料電池 （MCFC）、固體氧化物燃料電池（）、固體氧化物燃料電池（SOFC）及質子交換膜燃料電池）及質子交換膜燃料電池 （PEMFC）等）

3、等 按燃料類型分按燃料類型分 氫氣、甲醇、甲烷、乙烷、甲苯、丁烯、丁烷等有機燃料，汽油、柴油和氫氣、甲醇、甲烷、乙烷、甲苯、丁烯、丁烷等有機燃料，汽油、柴油和天天 然氣然氣等氣體燃料，有機燃料和氣體燃料必須經過重整器等氣體燃料，有機燃料和氣體燃料必須經過重整器“重整重整”為氫氣后，為氫氣后， 才能成為燃料電池的燃料。才能成為燃料電池的燃料。 按燃料電池工作溫度按燃料電池工作溫度 分分 有低溫型，溫度低于有低溫型，溫度低于200；中溫型，溫度為；中溫型，溫度為200750；高溫型，溫度高；高溫型，溫度高 于于750 燃料電池分類燃料電池分類 各種燃料電池各種燃料電池 l堿性燃料電池（Alkali

4、ne Fuel Cell，AFC） 堿性燃料電池是以堿性溶液為電解質，將存在于燃料與氧化劑中的化學能直接 轉化為電能的發(fā)電裝置，是最早獲得應用的燃料電池，也是發(fā)展最快的一種燃料電 池，主要為空間任務，包括航天飛機提供動力和飲用水。 l磷酸燃料電池（Phosphoric Acid Fuel Cell，PAFC） 磷酸燃料電池是以濃磷酸為電解質，以貴金屬催化的氣體擴散電極為正、負電 極的中溫型燃料電池?？梢栽?50220工作。具有電解質穩(wěn)定、磷酸可濃縮、水 蒸氣壓低和陽極催化劑不易被CO毒化等優(yōu)點，是一種接近商品化的民用燃料電池。 l熔融碳酸鹽型燃料電池（Molten Carbonate Fuel

5、 Cell，MCFC） 熔融碳酸鹽型燃料電池是第三代燃料電池，由于其電解質是一種存在于偏鋁酸 鋰（LiAlO2）陶瓷基膜里的熔融堿金屬碳酸鹽混合物而得其名。熔融碳酸鹽燃料電 池是由多孔陶瓷陰極、多孔陶瓷電解質隔膜、多孔金屬陽極、金屬極板構成的燃料 電池。其電解質是熔融態(tài)碳酸鹽，通常是鋰和鉀，或鋰和鈉金屬碳酸鹽的二元混合 物。 l固體氧化物燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC） 固體氧化物燃料電池屬于第四代燃料電池，是一種在中高溫下直接將儲存在燃 料和氧化劑中的化學能直接轉化成電能的全固態(tài)化學發(fā)電裝置。固體氧化物燃料電 池單體主要組成部分由電解質、陽極或燃料極、陰極或空

6、氣極組成。 l質子交換膜燃料電池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC） 質子交換膜燃料電池，也叫固體聚合物燃料電池是一種低溫燃料電池，由于其 電解質是由質子（H+）導電聚合物構成而得其名。PEMFC是繼AFC、PAFC、 MCFC、SOFC之后正在迅速發(fā)展起來的溫度最低、比能最高、啟動最快、壽命最 長、應用最廣的第五代燃料電池，其廣闊的應用前景可與計算機技術相媲美。 行業(yè)技術未來發(fā)展趨勢預測行業(yè)技術未來發(fā)展趨勢預測 燃料電池技術雖然取得很大進步，但和現在成熟的內燃機技術及產業(yè)化要求相 比還有很多工作要做，才能實現產業(yè)化，這也是未來行業(yè)技術的發(fā)展趨勢

7、。發(fā)展趨 勢主要表現為以下5個方面。 l適應性。燃料電池汽車在不同氣候(如高溫或低溫地區(qū))、不同環(huán)境(如高海拔、沙塵 大、空氣質量差的地區(qū))和不同交通情況(如頻繁變動工況或頻繁停啟工況等)下的適 應性將進一步提高。 l可靠性和耐久性。目前燃料電池電堆僅有約2000h的壽命，內燃機的壽命一般是 5000h以上。目前在北京示范的燃料電池公共汽車平均完好率為92%，而同期運營 的柴油公共汽車平均完好率為99.16%，同時燃料電池公共汽車的故障率比傳統車高， 所以須進一步提高燃料電池汽車的可靠性和耐久性。 l總能量效率。提高燃料電池汽車總能量效率的大量研究工作正在進行，如本田汽車 公司、巴拉德公司于2

8、006年已把燃料電池堆的工作溫度從6080提高至90 95，而更高工作溫度的燃料電池正在開發(fā)。一旦高溫膜(工作溫度120以上)研發(fā) 成功，燃料電池技術將會有根本性的突破。此外，各種制氫、儲氫的新技術也在發(fā) 展之中。 l成本。降低燃料電池汽車成本的許多工作正在進行，如質子交換膜，目前價格是 500600美元/m2。2006年11月，豐田汽車公司開發(fā)的一種新型質子交換膜的目標 價格是10美元/m2。這種膜基本性能已通過臺架試驗，試制成燃料電池后再進行試 驗。另一較貴的部件是鉑催化層，為了降低鉑的用量，采用納米技術等的研究工作 也在進行。此外，燃料電池早期研發(fā)時選用的零部件是當時已有的通用件，隨著研

9、 究工作深入，現在已發(fā)展出各種專門技術公司及專用零部件公司，從而為提高可靠 性和耐久性、改進性能和降低成本創(chuàng)造條件。 l基礎設施?；A設施配套建設匱乏也是產業(yè)化需要解決的問題。如加氫站，維修、 配件供應等，它將會由點到線、到小區(qū)域示范和試用，再逐步擴大、延伸和推廣， 這需要幾十年的時間。目前，北京和上海各只有一個加氫站在示范運行。 燃料電池應用分析 l燃料電池由于具有高效、環(huán)保等優(yōu)點，能夠廣泛應用于能源發(fā)電、家用電源、汽 車工業(yè)、航空航天、建筑及便攜式燃料電池產品等領域。航天工業(yè)是燃料電池開 發(fā)應用最早、最成功的領域。堿性燃料電池和質子交換膜電池都可以在常溫下啟 動，且能量密度高，是理想的航天

10、器工作電源。特別是采用氫作為原料時，工作 時排出的水可供宇航員飲用，這樣就不用攜帶飲用水。 l燃料電池在建筑方面的應用主要包括提供電能和提供冷熱源，因此稱建筑冷熱電 聯產系統。即由位于建筑物現場或附近的燃料電池裝置提供建筑所需要的電，回 收利用發(fā)電裝置產生的廢熱并轉換成蒸氣、熱水、冷水等，為建筑供熱、供冷。 l便攜式燃料電池產品主要包括手機、數碼相機等數碼產品需要的微型燃料電池。 由于技術和成本尚不成熟，最近幾年微型燃料電池仍不會對以干電池和鋰電池為 代表的主流電池構成較大沖擊，但由于它具有清潔環(huán)保、性能優(yōu)越等優(yōu)勢，隨著 研制技術的不斷提高，燃料電池也將朝著高容量和微型化方向發(fā)展，必將有著廣

11、泛的應用前景。 l能源發(fā)電、燃料電池汽車和便攜式燃料電池是燃料電池最重要的三個用途，相對 而言燃料電池汽車和便攜式燃料電池發(fā)展較快，而能源發(fā)電則由于技術和成本因 素在短時間內難以推廣應用。 l直接甲醇燃料電池(DirectMethanolFuelCell)屬于質子交換膜燃料電池(PEMFC)的一種， 是一種將化學能連續(xù)不斷地轉化為電能的可再生清潔能源。自20世紀60年代初問世以 來，以其操作溫度低、能量效率高、無電解質腐蝕、無環(huán)境污染、安全可靠等特點， 迅速發(fā)展成為國際高新技術競爭中的重要熱點，很可能成為便攜式電子產品應用的主 流。在歐美和日本已經有多家主要的電子產品生產公司開始研發(fā)直接甲醇燃

12、料電池作 為電子產品的電源，在我國該類電池也具有較好的發(fā)展前景。 l燃料電池汽車和便攜式燃料電池應用作為燃料電池行業(yè)的兩個主要下游行業(yè)，也是燃 料電池應用最有前景的兩個行業(yè)。由于便攜式燃料電池目前尚處于研發(fā)階段，正式投 入商業(yè)化應用還需要5-10年的時間，因此，便攜式燃料電池應用對燃料電池行業(yè)的影 響主要在于技術方面，對此應多加關注。未來幾年，一旦微型燃料電池技術趨于成熟 同時成本容量比能夠降低到與普通電池相當的水平，將會是非常有前途的。 國內燃料電池研發(fā)機構國內燃料電池研發(fā)機構 官方及非盈利機構官方及非盈利機構 機構名稱機構名稱主要研究和技術領域主要研究和技術領域 中華人民共和國科學技術部

13、863計劃：政府撥款支持電動汽車項目（包括純電動汽車、混合動力電 動汽車和燃料電池汽車三種類型）。973計劃：政府撥款支持燃料電池、 氫存儲等基礎研究。 國家自然科學基金支持燃料電池等相關技術的基礎研究。 中國氫能協會 從事與氫能相關的學術活動，推動氫能研究、開發(fā)、推廣及應用。組 織國內與氫能有關的學術交流、展覽會等，參加國際與氫能有關的學 術交流、展覽會等。 2、研究所、研究所 機構名稱機構名稱主要研究和技術領域主要研究和技術領域 中國科學院大連化 學物理研究所 該所先后在堿性燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池、直接醇類燃料電池和質子交換 膜燃料電池等諸多領域開展了大量的研發(fā)工

14、作。該所于1993年開展了PEMFC的研究，在電極工藝和電池 結構方面做了許多研究，現已研制成工作面積為140cm2的單體電池，其輸出功率達0.35W/cm2。于1994 年開展了SOFC的研究工作，主要集中在電極和電解質材料的研究。2000年該所已完成30kW車用用燃料 電池的全部試驗工作。2002年研制成功200W級直接甲醇燃料電池組。近年來，該所研制了百千瓦級質 子交換膜燃料電池發(fā)動機，并與清華大學等單位聯合開發(fā)成功了燃料電池城市客車，另外，還研制了應 用于筆記本電腦等家電領域的百瓦級直接醇類燃料電池。 中國科學院長春應 用化學研究所 主要從事質子交換膜燃料電池、直接甲醇燃料電池、熔融碳

15、酸鹽燃料電池的研究開發(fā)。該所于1990年開 始研究PEMFC，工作主要集中在催化劑、電極的制備工藝和甲醇外重整器的研制，已制造出 100WPEMFC樣機。1994年開展直接甲醇質子交換膜燃料電池的研究工作。90年代初該所開始了MCFC 的研究，在LiAlO2微粉的制備方法研究和利用金屬間化合物作MCFC的陽極材料等方面取得了很大進展。 該所與美國CaseWesternReserve大學和俄羅斯氫能與等離子體研究所等建立了長期協作關系。 北京有色金屬研究 總院 從事氫儲存技術和燃料電池相關材料的研究，進行PEMFC/光伏電池(制氫)互補發(fā)電系統的研究。 中國科學院廣州能 源研究所 從事發(fā)酵沼氣燃

16、料電池系統的實用化研究，以及制氫和再生能源技術。 中國科學院上海硅 酸鹽研究所 固體氧化物燃料電池（SOFC）相關技術的研究，主要側重于SOFC電極材料和電解質材料的研究，系統 研究了流延法制備氧化鋯膜材料、陰極和陽極材料、單體SOFC結構等，已初步掌握了濕化學法制備穩(wěn) 定的氧化鋯納米粉和致密陶瓷的技術。 中國科學院上海有 機化學研究所 研究質子交換膜燃料電池的關鍵材料與部件，2002年該所與上海同濟科技實業(yè)股份有限公司和上海神力 科技有限公司共同組建上海中科同力公司。 3、高等院校、高等院校 機構名稱機構名稱主要研究和技術領域主要研究和技術領域 清華大學 從事燃料電池客車和燃料電池發(fā)動機，氫

17、的重整、存儲、運輸等研究開發(fā)。90年代初開展了SOFC的研究， 利用緩沖溶液法及低溫合成環(huán)境調和性新工藝成功地合成了固體電解質、空氣電極、燃料電極和中間聯結 電極材料的超細粉，并開展了平板型SOFC成型和燒結技術的研究。1993年開展了PEMFC的研究，研制的 單體電池在0.7V時輸出電流密度為100mA/cm2，改進石棉集流板的加工工藝，并提出列管式PEMFC的設計， 與德國Karlsrube研究中心建立了一定的協作關系。 同濟大學 燃料電池轎車和加氫設施制造的研究開發(fā)。成功研制出“超越”系列燃料電池轎車，并且聯合殼牌于2006 年底建成上海首座固定加氫站。 北京理工大學 1995年開始PE

18、MFC的研究，單體電池的電流密度為150mA/cm2。近年來主要從事質子交換膜燃料電池電動 汽車車輛技術的研發(fā)。 上海交通大學 主要從事質子交換膜燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池等研究。研制成功了50kW級天 然氣熔融碳酸鹽燃料電池發(fā)電系統，與泛亞汽車技術中心合作完成了“鳳凰燃料電池展示車”等。 華中科技大學 從事固體氧化物燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池和質子交換膜燃料電池等及其相關材料，以及氫的存儲等 方面的研究。 華南理工大學 主要從事質子交換膜燃料電池、直接甲醇燃料電池和固體氧化物燃料電池等研究。1992年開始了SOFC的研 究，組裝的管狀單體電池，用甲烷直接作燃料，最大輸

19、出功率為4mW/cm2，電流密度為17mA/cm2，連續(xù) 運轉140h，電池性能無明顯衰減。1997年開展了PEMFC的研究，其天然氣催化轉化制一氧化碳和氫氣的技 術現已申請國家發(fā)明專利。 天津大學主用從事質子交換膜燃料電池的研究，1994年開展了PEMFC的研究，主要研究催化劑和電極的制備工藝。 中國科學技術大 學 主要從事固體氧化物燃料電池的研究，1992年開始中溫SOFC的研究。一種是用納米氧化鋯作電解質的 SOFC，工作溫度約為450。另一種是用新型的質子導體作電解質的SOFC，已獲得接近理論電動勢的開路 電壓和200mA/cm2的電流密度。此外，還在研究基于多孔陶瓷支撐體的新一代SO

20、FC。 4、企業(yè)、企業(yè) 機構名稱機構名稱主要研究和技術領域主要研究和技術領域 上海神力科技有 限公司 專門從事質子交換膜燃料電池產品的研發(fā)與產業(yè)化，開發(fā)了5個系列的燃料電池產品，建立了全套的中 小功率（0.1KW-30KW）與大功率（30KW-150KW）的質子交換膜燃料電池及其動力系統。公司產品主 要有60150kw城市大巴用燃料電池發(fā)動機或發(fā)電站，3060kw轎車用燃料電池發(fā)動機或發(fā)電站，1 10kw車用燃料電池發(fā)動機，燃料電池游覽車、發(fā)電站，1150kw燃料電池堆，電池部件等。 上海燃料電池汽 車動力系統有限 公司 由上海汽車工業(yè)（集團）總公司、上海同濟企業(yè)管理中心、上?？萍纪顿Y公司、上

21、海工業(yè)投資（集團） 公司、信息產業(yè)部電子第二十一所及自然人共同出資成立，公司聯合國內其它單位共同承擔國家863電 動汽車重大專項燃料電池轎車項目，開發(fā)出具有自主知識產權的燃料電池汽車動力平臺。與此同時， 公司還在混合動力、純電動汽車以及氫能源設施、氫氣加注站、充電站等研發(fā)方面開展項目工作。 北京世紀富源燃 料電池有限公司 主要研制質子交換膜電池。 北京飛馳綠能電 源技術公司 以開發(fā)生產質子交換膜燃料電池為主。 大連新源動力股 份有限公司 主要從事質子交換膜燃料電池技術的研發(fā)，承擔國家“863”重大專項燃料電池電動轎車發(fā)動機技術開發(fā) 及測試技術平臺建設。 上汽汽車工業(yè)集 團 主要從事燃料電池汽車

22、，儲氫系統的研究。 福建南平南孚電 池有限公司 研制用于便攜設備的直接醇類燃料電池（與大連化學物理研究所合作）。 上海中科同力化 工材料有限公司 公司致力于研究質子交換膜燃料電池的關鍵材料與部件，包括質子交換膜、膜電極及流場板等。 上海永久股份有 限公司 研究以燃料電池為動力的電動自行車和小型摩托車。 蘇州小羚羊電動 汽車公司 研制以燃料電池為動力的電動自行車。 燃料電池行業(yè)發(fā)展前景燃料電池行業(yè)發(fā)展前景 l 燃料電池發(fā)電裝置每發(fā)電1000kWh排出的污染物小于1盎司，而常規(guī)燃燒裝置 為25磅。2005年全球擁有50萬個固定的（靜止式）燃料電池裝置，到2010年， 將有250萬戶家庭使用燃料電池

23、，同時全球擁有60萬臺燃料電池汽車，占世界汽 車生產量的1%。2005年，從事燃料電池開發(fā)的公司總投資額已超過10億美元。 預計到2010年左右，燃料電池在價格上將具備與內燃機競爭的能力。屆時，美國 市場上以燃料電池為動力的機動車將占美國汽車市場4%的份額，日本和西歐燃 料電池汽車將分別占市場份額的4.5%和3.7%。到2020年，燃料電池汽車將占世 界汽車市場的25%。 l 據估計，全球燃料電池市場到2011年將達到350億美元，2013年將達380億美 元。靜止式燃料電池市場將從2008年20億美元增大到2013年100億美元，便攜式 燃料電池市場2013年將達250億美元，汽車燃料電池市

24、場將從2008年6億美元增 大到2013年100億美元。 燃料電池行業(yè)競爭結構分析燃料電池行業(yè)競爭結構分析 1、上游供應商討價還價能力 以應用最有前景的質子交換膜燃料電池為例，所需原料主要為質子交換膜、碳纖維材料、催化 劑和石墨材料等。我國這些原料的生產技術水平低，產品質量水平不高，導致我國燃料電池關鍵配 件中很大一部分依賴進口，上游供應商的討價能力較高。 2、行業(yè)現有企業(yè)間的競爭 在目前燃料電池行業(yè)產業(yè)化水平較低的情況下，行業(yè)現有企業(yè)間的競爭主要表現為技術競爭和 與政府、下游企業(yè)合作關系方面的競爭。行業(yè)內不同企業(yè)技術優(yōu)勢不同，比如北京飛馳綠能電源技 術有限責任公司在制氫加氫站方面具有優(yōu)勢，而

25、上海神力科技有限公司則在燃料電池汽車上具有豐 富的經驗。但是總體上燃料電池行業(yè)由于進入技術壁壘較高，沒有較高的技術水平很難進入，因而 各個企業(yè)之間技術水平上差距不大。從合作關系方面來看，由于我國目前燃料電池用戶主要為政府 和車企，因此具有良好的政府和下游企業(yè)合作關系則有利于企業(yè)的經營和發(fā)展。 3、下游用戶討價還價能力 燃料電池行業(yè)的下游行業(yè)主要是燃料電池汽車行業(yè)和便攜式燃料電池使用行業(yè)等。盡管燃料電 池在這些下游行業(yè)應用前景廣闊，但目前燃料電池在這些下游行業(yè)的應用主要處于研發(fā)和示范階段， 產業(yè)化水平較低。因此目前來說燃料電池行業(yè)下游用戶討價還價能力一般，長期來看，由于燃料電 池行業(yè)技術要求高，

26、企業(yè)集中度較高，下游用戶的討價還價能力將走弱。但是，值得注意的是，很 多汽車制造企業(yè)成為燃料電池企業(yè)的股東，討價還價能力走弱給車企帶來的負面影響有限。 4、潛在進入者的威脅 由于燃料電池行業(yè)進入和退出壁壘較高，而國內大部分燃料電池科研機構都具有自己所支持的 燃料電池企業(yè)，因此行業(yè)的潛在進入者威脅不是很大。 5、替代品的威脅 從燃料電池的主要應用來看，燃料電池汽車方面的替代品主要包括鋰電池汽車、太陽能汽車等 其他新能源汽車，便攜式燃料電池的替代品也包括鋰電池和太陽能電池等。鑒于燃料電池的發(fā)展處 于剛剛起步階段，如果不能很好的處理成本、技術成熟度以及配套設施上的問題，燃料電池產品相 比其替代品而言

27、就不具備明顯的優(yōu)勢，因此燃料電池替代性競爭的壓力較大。 2009年燃料電池行業(yè)相關政策匯總年燃料電池行業(yè)相關政策匯總 時間時間政策名稱政策名稱政策思路政策思路 2009.01 財政部、科技部公布節(jié)能與新能源汽車示范 推廣財政補助資金管理暫行辦法 新能源汽車示范推廣 2009.03國務院辦公廳出臺汽車產業(yè)調整和振興規(guī)劃 支持大中城市示范推廣燃料 電池汽車等新能源汽車 2009.03北京新能源汽車產業(yè)聯盟正式開始運行 整合國內新能源領域優(yōu)勢資 源 2009.06 工業(yè)和信息化部發(fā)布新能源汽車生產企業(yè)及 產品準入管理規(guī)則 新能源汽車行業(yè)結構調控 2009.08鼓勵進口技術和產品目錄(2009年版)

28、擴大先進技術、關鍵設備及 元器件和重要資源性產品、 原材料進口 2009.12 關于促進上海新能源汽車產業(yè)發(fā)展的若干政 策規(guī)定 促進燃料汽車等新能源汽車 發(fā)展的地方政策 2009.12 國務院總理溫家寶主持召開國務院常務會議， 決定2010年將節(jié)能與新能源汽車示范推廣試點 城市由13個擴大到20個 新能源汽車示范推廣試點擴 大 政策未來發(fā)展趨勢政策未來發(fā)展趨勢 目前，燃料電池行業(yè)相關的政策主要涉及燃料電池汽車的示范與推廣等方面， 燃料電車汽車的發(fā)展是燃料電池行業(yè)發(fā)展最快的領域，而燃料電池發(fā)電則由于受到 多方面制約而尚處于試驗階段，商業(yè)化運用在未來十年很有可能逐步開始。與燃料 電池汽車相關的主要政策發(fā)