2024年中國燃料電池電堆行業發展專題研究報告-中商產業研究院

內容概括

燃料電池電堆是由多個燃料電池單體以串聯方式層疊組合而成的電池堆，是通過發生電化學反應以提供動力的場所。燃料電池電堆主要由膜電極（MEA）、雙極板、端板、絕緣板、集流板和密封圈等部分組成。燃料電池電堆的工作原理是通過氫氣與空氣中的氧氣，在電堆中發生電化學反應，進而產生電能和水。隨著全球對環保和可持續發展的日益重視，燃料電池電堆市場呈現出快速增長的趨勢。特別是在中國，政府大力推動氫能產業的發展，為燃料電池電堆市場提供了巨大的發展機遇。2023年，中國燃料電池電堆產量為1333MW，同比增長85.1%。在價格方面，隨著氫燃料電池電堆的制造逐步實現國產化，成本下降較快，2023年國內燃料電池電堆的平均價格約為1770元/KW。燃料電池電堆是燃料電池技術構成的核心，也是燃料電池成本構成中占比最高的部分，占燃料電池系統成本的60%以上。隨著技術進步和產品國產化規模化量產，我國燃料電池電堆的成本已經從2019年的4000元/kW下降到2023年的1200元/kW，一些頭部企業的成本可以達到1000元/kW。展望未來，隨著氫燃料電池汽車等行業的快速發展，燃料電池電堆市場規模也隨之迅速擴張。預計到2030年，中國燃料電池電堆需求量將達到40GW，燃料電池電堆市場規模將達到264億元。到2060年，中國燃料電池電堆需求量將達到377GW，燃料電池電堆市場規模將達到1885億元。

報告目錄

第一章燃料電池電堆技術發展分析 9

第一節膜電極技術 9

一、催化劑研究進展 9
二、質子膜研究進展 11
三、氣體擴散層（GDL）發展現狀 13
四、膜電極傳質研究進展 14

第二節雙極板技術 14

一、石墨基雙極板 15
二、金屬雙極板 16

第三節水熱管理技術 16

一、水管理技術 16
二、熱管理技術 17

第四節低溫啟動技術 18

第二章氫燃料電池電堆技術專利分析 19

第一節氫燃料電池電堆結構技術專利申請趨勢分析 19

一、氫燃料電池電堆結構技術專利申請 19
二、氫燃料電池電堆結構技術專利申請趨勢 19

第二節氫燃料電池電堆結構技術專利申請地域分布分析 19

一、氫燃料電池電堆結構技術專利申請地域分析 19
二、氫燃料電池電堆結構技術專利申請地域分布 20

第三節氫燃料電池電堆結構技術專利申請人分析 20

一、全球申請人分布情況和種類情況 20
二、中國地區申請人分布情況和種類情況 21

第四節氫燃料電池電堆結構技術發明人分析 22

一、氫燃料電池電堆結構技術發明人統計 22
二、氫燃料電池電堆結構技術發明人分析 23

第五節氫燃料電池電堆結構技術分領域分析 23

一、各分技術領域專利申請情況 23
二、流路結構核心專利解讀 24
三、堆疊結構核心專利解讀 25

第三章中國燃料電池電堆發展現狀調研 27

第一節中國燃料電池電堆市場現狀分析 27

第二節中國燃料電池電堆產量分析 28

一、燃料電池電堆總體產能規模 28
二、燃料電池電堆生產區域分布 29
三、2019-2023年燃料電池電堆產量 29

第三節中國燃料電池電堆市場需求分析 30

一、中國燃料電池電堆需求特點 30
二、主要地域分布 31

第四節中國燃料電池電堆價格趨勢 32

一、中國燃料電池電堆2019-2023年價格 32
二、中國燃料電池電堆當前市場價格及分析 33
三、影響燃料電池電堆價格因素分析 33

第四章燃料電池電堆成本及主要供應商分析 35

第一節燃料電池電堆產業鏈分析 35

一、燃料電池電堆產業鏈 35
二、燃料電池電堆結構 35
三、燃料電池電堆成本構成 37

第二節燃料電池電堆成本分析 38

一、燃料電池成本下降分析 38
二、燃料電池成本下降趨勢 39

第三節燃料電池電堆成本下降路徑 39

一、優化膜電極制備工藝 39
二、降低Pt用量，開發低成本催化劑 40
三、創新成膜工藝，靜待規模量產 40
四、擴散層國產化加速打破國際壟斷 41
五、優化雙極板材料，降低加工成本 41

第四節國內電堆供應鏈分析 41

一、國內電堆供應鏈市場分析 41
二、國內電堆供應鏈企業分析 42

第五章中國燃料電池電堆市場影響因素分析 47

第一節中國燃料電池電堆市場發展分析 47

一、電堆作為燃料電池車的動力核心分析 47
二、燃料電池電化學反應系統 47
三、燃料電池電堆工作原理 47
四、燃料電池電堆降本分析 48

第二節燃料電池電堆降本的兩條路徑 50

一、規模效應 50
二、技術突破 50

第三節燃料電池降本路徑

：燃料電池系統部件優化 51
一、控制器集成 51
二、簡化電堆結構 52
三、其他優化策略 55

第六章燃料電池電堆成本細分市場分析 58

第一節催化劑 58

一、催化劑成本構成 58
二、規模效應對催化劑成本影響 58
三、我國未來燃料電池車發展對鉑的需求增量情況測算 59
四、催化劑沉積技術比較 60
五、催化劑沉積技術成本比較 60
六、催化劑降本策略 61

第二節雙極板 61

一、電堆體積構成占比 61
二、電堆質量構成占比 62
三、金屬雙極板成本構成 62
四、規模效應對金屬雙極板成本的影響 63
五、雙極板降本策略 66

第三節質子交換膜 66

一、質子交換膜種類與特性 66
二、質子交換膜成本構成 67
三、規模效應對質子交換膜成本影響 68
四、大規模生產以降低氣體擴散層成本 68
五、質子交換膜降本策略 70

第四節燃料電池系統——BOP組件 71

一、空壓機的成本構成分析 71
二、循環泵的成本構成分析 72
三、增濕器的成本構成分析 73
四、BOP組件降本策略分析 74

第七章國內各企業燃料電池電堆技術進展分析 76

第一節國內燃料電池電堆技術分析 76

一、國內部分電堆廠家技術水平對比 76
二、國內膜電極技術進展 76
三、國內膜電極生產企業產能布局及技術水平對比 77
四、國內雙極板技術進展 79
五、國內雙極板技術水平與目標對比 79

第二節國內電堆企業技術進展 80

一、新源動力 80
二、捷氫科技 81
三、神力科技 82
四、國鴻氫能 82
五、明天氫能 83
六、中氫科技 84
七、空間電源所 84
八、南通百應 85
九、弗爾賽 85
十、江蘇清能 86
十一、上海氫晨 86

第八章燃料電池電堆市場未來特性分析 88

第一節 2030、2060年燃料電池電堆預測分析 88

一、2030年燃料電池電堆市場空間測算 88
二、2060年燃料電池電堆市場空間測算 88
三、燃料電池電堆市場發展趨勢分析 89

第二節 2030、2060年燃料電池電堆供應模式分析 90

第三節未來燃料電池電堆行業發展趨勢預測 91

一、未來燃料電池電堆行業發展分析 91
二、未來燃料電池電堆行業技術開發方向 91
三、總體行業“十四五”整體規劃及預測分析 92

第四節 2030、2060年燃料電池電堆行業相關趨勢預測分析 92

一、政策變化趨勢預測分析 92
二、供給趨勢預測分析 93
三、需求趨勢預測分析 94

圖表目錄

圖表 1 膜電極的主要結構及作用 9
圖表 2 膜電極催化劑氧還原反應機理 10
圖表 3 高效催化劑設計制備的關鍵技術和策略 10
圖表 4 燃料電池主要技術路線比較 12
圖表 5 燃料電池質子膜的主要類型及研究進展 13
圖表 6 膜電極傳質研究進展 14
圖表 7 燃料電池雙極板主要類型及特性 15
圖表 8 石墨基雙極板主要類型及制備工藝 15
圖表 9 金屬雙極板關鍵技術研究進展 16
圖表 10 燃料電池水管理技術的相關特性 17
圖表 11 燃料電池熱管理技術優化方法 18
圖表 12 燃料電池低溫啟動主要技術方法 18
圖表 13 2019-2024年中國燃料電池電堆專利申請數量 19
圖表 14 中國氫燃料電池電堆技術專利申請地域分布占比 20
圖表 15 中國氫燃料電池電堆技術申請人TOP20 21
圖表 16 氫燃料電池電堆技術專利申請類型結構 22
圖表 17 中國氫燃料電池電堆技術發明人TOP20 22
圖表 18 氫燃料電池電堆技術主要發明人所屬單位情況 23
圖表 19 各分技術領域專利申請結構占比 24
圖表 20 燃料電池流路結構專利主要特點 24
圖表 21 燃料電池流路結構典型專利案例 25
圖表 22 燃料電池堆疊結構專利主要特點 25
圖表 23 燃料電池堆疊結構典型專利案例 26
圖表 24 2020-2024年中國氫燃料電池汽車產量趨勢圖 27
圖表 25 2023年上牌車輛裝機電堆功率段分布結構 28
圖表 26 國內重點燃料電池電堆企業產能布局情況 28
圖表 27 重點燃料電池電堆生產廠商區域分布 29
圖表 28 2019-2023年中國燃料電池電堆產量及增速 30
圖表 29 中國主要地域燃料電池電堆市場需求情況 31
圖表 30 主要地區燃料電池汽車上險情況 32
圖表 31 2019-2023年中國燃料電池電堆價格走勢 33
圖表 32 中國燃料電池電堆當前市場價格 33
圖表 33 燃料電池電堆產業鏈全景圖 35
圖表 34 燃料電池電堆主要結構部件 36
圖表 35 燃料電池電堆結構展示圖 36
圖表 36 燃料電池電堆成本構成 37
圖表 37 燃料電池電堆規模化成本結構 37
圖表 38 燃料電池電堆非規模化成本結構 38
圖表 39 2019-2023年中國燃料電池電堆成本走勢 38
圖表 40 膜電極制備工藝升級歷程 40
圖表 41 雙極板降低成本的主要方法 41
圖表 42 燃料電池電堆產品供應結構 42
圖表 43 2023年上牌裝機電堆企業市占率 42
圖表 44 國內電堆重點供應企業及業務布局 43
圖表 45 國內催化劑主要布局企業 44
圖表 46 國內質子交換膜主要布局企業 44
圖表 47 國內氣體擴散層主要布局企業 45
圖表 48 國內雙極板主要布局企業 46
圖表 49 燃料電池電堆外觀展示圖 48
圖表 50 燃料電池電堆內部工作原理展示圖 48
圖表 51 不同生產規模下燃料電池系統與電堆成本 49
圖表 52 規模效應對燃料電池系統及電堆成本的影響 49
圖表 53 不同生產規模下輔助設備成本 49
圖表 54 不同生產規模下電堆各組件成本占比 50
圖表 55 燃料電池系統控制器集成化設計主要方法 51
圖表 56 燃料電池系統智能化控制的關鍵技術 51
圖表 57 燃料電池系統控制器集成相關廠家及方案 52
圖表 58 優化燃料電池電堆布局方法 53
圖表 59 減少燃料電池電堆冗余部件方法 53
圖表 60 燃料電池電堆中可標準化的部件情況 54
圖表 61 簡化電堆結構的相關廠家及方案 54
圖表 62 提高燃料電池電堆部件性能的主要方法 55
圖表 63 優化燃料電池電堆制造工藝方法 56
圖表 64 加強燃料電池電堆熱管理與水管理的主要方法 57
圖表 65 燃料電池催化劑成本結構占比 58
圖表 66 不同生產規模下燃料電池催化劑成本 59
圖表 67 2025、2030年燃料電池催化劑用鉑需求量測算 59
圖表 68 催化劑沉積技術比較 60
圖表 69 催化劑沉積技術成本比較 60
圖表 70 電堆體積構成占比 62
圖表 71 電堆質量構成占比 62
圖表 72 金屬雙極板成本構成 63
圖表 73 金屬雙極板成本構成結構占比 63
圖表 74 不同生產規模下金屬雙極板成本 64
圖表 75 雙極板制造技術發展歷程 64
圖表 76 雙極板制造技術比較 65
圖表 77 雙極板制造技術成本比較 65
圖表 78 質子交換膜種類與特性 66
圖表 79 質子交換膜成本構成 67
圖表 80 質子交換膜成本結構占比 68
圖表 81 不同生產規模下質子交換膜成本構成 68
圖表 82 不同條件下碳紙和碳布的性能比較 69
圖表 83 氣體擴散層成本構成 69
圖表 84 不同生產規模下氣體擴散層成本 70
圖表 85 空壓機的成本構成要素 71
圖表 86 空壓機的成本構成占比 72
圖表 87 循環泵的成本構成要素 72
圖表 88 循環泵的成本構成占比 73
圖表 89 增濕器的成本構成要素 73
圖表 90 增濕器的成本構成占比 74
圖表 91 國內部分電堆廠家技術水平對比 76
圖表 92 國內膜電極技術進展 77
圖表 93 國內膜電極生產企業產能布局及技術水平對比 77
圖表 94 國內雙極板技術進展 79
圖表 95 國內雙極板技術水平與目標對比 80
圖表 96 新源動力電堆技術進展 81
圖表 97 捷氫科技電堆技術進展 81
圖表 98 神力科技電堆技術進展 82
圖表 99 國鴻氫能電堆技術進展 83
圖表 100 明天氫能電堆技術進展 83
圖表 101 中氫科技電堆技術進展 84
圖表 102 上海空間電源研究所電堆技術進展 84
圖表 103 南通百應電堆技術進展 85
圖表 104 弗爾賽電堆技術進展 85
圖表 105 江蘇清能電堆技術進展 86
圖表 106 上海氫晨電堆技術進展 87
圖表 107 2024-2030年中國燃料電池電堆市場空間測算 88
圖表 108 2040-2060年中國燃料電池電堆市場空間測算 89
圖表 109 2030、2060年燃料電池電堆供應模式預測 90

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