电气设备行业专题研究：氢燃料电池核心部件拆解，国产化是必要途径

氢燃料电池核心部件拆解，国产化是必要途径 挖掘价值投资成长 强于大市（维持） 2023年12月04日 证券分析师：周旭辉证书编号：S1160521050001联系人：郭娜电话：021-23586475 ◆氢燃料电池系统由电堆、空气供给系统、氢气循环系统、水热管理系统和电控系统五大部分构成。电堆及辅助系统（BOP）的耐用性等性能决定了燃料电池的性能和使用寿命等多个指标。燃料电池堆主要由单燃料电池构成，常见的电堆结构包括端板、集流板、双极板、膜电极；其中膜电极又可以分解为气体扩散层、催化层、质子交换膜。 ◆电堆是燃料电池系统的核心部件，成本占比较高。电堆维系着整个燃料电池系统的能量输出过程，在很大程度上决定了燃料电池的整体性能、寿命和成本等关键因素。规模化制造假设下，电堆占燃料电池系统的成本为47%，因此其核心部件的国产化降本是氢燃料电池规模化的关键。 ◆催化剂方面，其作用是提高阴极的反应速率，降低燃料电池中的铂用量、推进国产化替代成为趋势。质子交换膜方面，需要起到质子传导和阻隔燃料的作用，国产突破的方向为工艺突破与材料体系的转换。气体扩散层方面，用于水、气的再分配，目前国内只有少数企业涉足，并且大多处在小批样试产的状态，因此后续的验证和批量化生产是重点。双极板方面，主要作用为分配反应气体、导电导热及支撑膜电极，是燃料电池的骨架与基础；国内布局企业较多。 《风光运营商：拨云见日，成长+防御属性凸显》2023.11.21 《氢能系列专题二：储运：承上启下，氢能规模化应用的关键环节》2023.11.13《4680量产在即，相关设备有望放量》2023.10.20《固态电池专题研究：产业链初步成形，产业化稳步推进》2023.10.16《IEA发布《全球氢能评论2023》，行业加速发展》2023.09.27 【配置建议】 ◆燃料电池尚在商业化早期，核心部件与材料壁垒较高，建议关注燃料电池系统/电堆出货量排名靠前、布局核心部件与材料的企业。燃料电池系统/电堆方面：建议关注亿华通、国鸿氢能（未上市）、捷氢科技（未上市）、潍柴动力；质子交换膜和气体扩散层方面，建议关注华电重工（通用氢能）；催化剂方面，建议关注贵研铂业；双极板方面，建议关注治臻股份。 【风险提示】 ◆氢能政策风险；◆需求不达预期；◆国产化进度不及预期 正文目录 1.燃料电池：具备减碳、长里程等优势................................................................42.电堆：燃料电池的核心部件................................................................................92.1.膜电极：电堆的核心，决定燃料电池的性能、寿命等..............................102.1.1.催化剂：提升反应效率的关键，降本是核心..........................................122.1.2.质子交换膜：高性能的关键材料，国内加速发展..................................142.1.3.气体扩散层：用于水、气的再分配，国内加速发展..............................162.2.双极板：燃料电池的骨架与基础，..............................................................183.辅助系统：维持燃料电池系统的稳定安全运行..............................................204.关注公司.............................................................................................................234.1.亿华通：燃料电池龙头，引领商业化..........................................................234.2.国鸿氢能（未上市）：专注燃料电池/电堆，引领国内发展......................244.3.捷氢科技（未上市）：具备纵向一体化研发能力，电堆平台性能领先....254.4.潍柴动力：国内领先的汽车及装备制造集团，布局氢燃料电池..............264.5.华电重工：积极布局氢能领域，控股子公司致力于关键材料国产化......274.6.贵研铂业：专注贵金属材料制造，燃料电池铂催化剂带来新增长..........294.7.治臻股份（未上市）：双极板制造龙头，专注金属双极板........................305.风险提示.............................................................................................................31 图表目录 图表1：氢燃料电池简要工作原理示意................................................................4图表2：燃料电池/纯电/传统燃油车对比............................................................4图表3：燃料电池的分类........................................................................................5图表4：2020年全球不同燃料电池种类的出货量占比.......................................6图表5：全国燃料电池热点联产/发电项目燃料电池类型占比..........................6图表6：2021.08-2022.08国内氢燃料电池企业装机市占率情况.....................6图表7：燃料电池规模化制造成本结构................................................................7图表8：氢燃料电池产业链....................................................................................8图表9：车用PEMFC电堆结构示意图....................................................................9图表10：燃料电池/电堆的常用性能指标............................................................9图表11：2022年中国电堆企业市场份额占比.................................................10图表12：国内电堆企业主要布局情况................................................................10图表13：2022年上牌车辆装机膜电极企业市占率...........................................11图表14：氢燃料电池催化剂分类........................................................................12图表15：金属铂价格走势....................................................................................12图表16：国内外燃料电池催化剂生产企业介绍................................................13图表17：不同种类质子交换膜对比情况............................................................14图表18：燃料电池用质子交换膜国产化率........................................................15图表19：国内质子交换膜主要布局企业............................................................15图表20：气体扩散层的三维结构........................................................................16图表21：通用氢能气体扩散层产品....................................................................16图表22：不同种类GDL的性能指标....................................................................16图表23：碳纸的制备方法....................................................................................17图表24：国内气体扩散层主要布局企业............................................................17 图表25：典型的双极板结构图............................................................................18图表26：不同材质双极板特点............................................................................18图表27：石墨双极板图示....................................................................................19图表28：金属双极板图示....................................................................................19图表29：2022Q1-3各双极板企业市占率...........................................................19图表30：2022Q1-3不同类型双极板市场占比...................................................19图表31：国内双极板主要布局企业....................................................................19图表32：常见空压机对比....................................................................................20图表33：氢循环泵工作原理................................................................................21图表34：燃料电池增湿器工作原理.................................................