2024年中国燃料电池电堆行业发展专题研究报告-中商产业研究院

内容概括

燃料电池电堆是由多个燃料电池单体以串联方式层叠组合而成的电池堆，是通过发生电化学反应以提供动力的场所。燃料电池电堆主要由膜电极（MEA）、双极板、端板、绝缘板、集流板和密封圈等部分组成。燃料电池电堆的工作原理是通过氢气与空气中的氧气，在电堆中发生电化学反应，进而产生电能和水。随着全球对环保和可持续发展的日益重视，燃料电池电堆市场呈现出快速增长的趋势。特别是在中国，政府大力推动氢能产业的发展，为燃料电池电堆市场提供了巨大的发展机遇。2023年，中国燃料电池电堆产量为1333MW，同比增长85.1%。在价格方面，随着氢燃料电池电堆的制造逐步实现国产化，成本下降较快，2023年国内燃料电池电堆的平均价格约为1770元/KW。燃料电池电堆是燃料电池技术构成的核心，也是燃料电池成本构成中占比最高的部分，占燃料电池系统成本的60%以上。随着技术进步和产品国产化规模化量产，我国燃料电池电堆的成本已经从2019年的4000元/kW下降到2023年的1200元/kW，一些头部企业的成本可以达到1000元/kW。展望未来，随着氢燃料电池汽车等行业的快速发展，燃料电池电堆市场规模也随之迅速扩张。预计到2030年，中国燃料电池电堆需求量将达到40GW，燃料电池电堆市场规模将达到264亿元。到2060年，中国燃料电池电堆需求量将达到377GW，燃料电池电堆市场规模将达到1885亿元。

报告目录

第一章燃料电池电堆技术发展分析 9

第一节膜电极技术 9

一、催化剂研究进展 9
二、质子膜研究进展 11
三、气体扩散层（GDL）发展现状 13
四、膜电极传质研究进展 14

第二节双极板技术 14

一、石墨基双极板 15
二、金属双极板 16

第三节水热管理技术 16

一、水管理技术 16
二、热管理技术 17

第四节低温启动技术 18

第二章氢燃料电池电堆技术专利分析 19

第一节氢燃料电池电堆结构技术专利申请趋势分析 19

一、氢燃料电池电堆结构技术专利申请 19
二、氢燃料电池电堆结构技术专利申请趋势 19

第二节氢燃料电池电堆结构技术专利申请地域分布分析 19

一、氢燃料电池电堆结构技术专利申请地域分析 19
二、氢燃料电池电堆结构技术专利申请地域分布 20

第三节氢燃料电池电堆结构技术专利申请人分析 20

一、全球申请人分布情况和种类情况 20
二、中国地区申请人分布情况和种类情况 21

第四节氢燃料电池电堆结构技术发明人分析 22

一、氢燃料电池电堆结构技术发明人统计 22
二、氢燃料电池电堆结构技术发明人分析 23

第五节氢燃料电池电堆结构技术分领域分析 23

一、各分技术领域专利申请情况 23
二、流路结构核心专利解读 24
三、堆叠结构核心专利解读 25

第三章中国燃料电池电堆发展现状调研 27

第一节中国燃料电池电堆市场现状分析 27

第二节中国燃料电池电堆产量分析 28

一、燃料电池电堆总体产能规模 28
二、燃料电池电堆生产区域分布 29
三、2019-2023年燃料电池电堆产量 29

第三节中国燃料电池电堆市场需求分析 30

一、中国燃料电池电堆需求特点 30
二、主要地域分布 31

第四节中国燃料电池电堆价格趋势 32

一、中国燃料电池电堆2019-2023年价格 32
二、中国燃料电池电堆当前市场价格及分析 33
三、影响燃料电池电堆价格因素分析 33

第四章燃料电池电堆成本及主要供应商分析 35

第一节燃料电池电堆产业链分析 35

一、燃料电池电堆产业链 35
二、燃料电池电堆结构 35
三、燃料电池电堆成本构成 37

第二节燃料电池电堆成本分析 38

一、燃料电池成本下降分析 38
二、燃料电池成本下降趋势 39

第三节燃料电池电堆成本下降路径 39

一、优化膜电极制备工艺 39
二、降低Pt用量，开发低成本催化剂 40
三、创新成膜工艺，静待规模量产 40
四、扩散层国产化加速打破国际垄断 41
五、优化双极板材料，降低加工成本 41

第四节国内电堆供应链分析 41

一、国内电堆供应链市场分析 41
二、国内电堆供应链企业分析 42

第五章中国燃料电池电堆市场影响因素分析 47

第一节中国燃料电池电堆市场发展分析 47

一、电堆作为燃料电池车的动力核心分析 47
二、燃料电池电化学反应系统 47
三、燃料电池电堆工作原理 47
四、燃料电池电堆降本分析 48

第二节燃料电池电堆降本的两条路径 50

一、规模效应 50
二、技术突破 50

第三节燃料电池降本路径

：燃料电池系统部件优化 51
一、控制器集成 51
二、简化电堆结构 52
三、其他优化策略 55

第六章燃料电池电堆成本细分市场分析 58

第一节催化剂 58

一、催化剂成本构成 58
二、规模效应对催化剂成本影响 58
三、我国未来燃料电池车发展对铂的需求增量情况测算 59
四、催化剂沉积技术比较 60
五、催化剂沉积技术成本比较 60
六、催化剂降本策略 61

第二节双极板 61

一、电堆体积构成占比 61
二、电堆质量构成占比 62
三、金属双极板成本构成 62
四、规模效应对金属双极板成本的影响 63
五、双极板降本策略 66

第三节质子交换膜 66

一、质子交换膜种类与特性 66
二、质子交换膜成本构成 67
三、规模效应对质子交换膜成本影响 68
四、大规模生产以降低气体扩散层成本 68
五、质子交换膜降本策略 70

第四节燃料电池系统——BOP组件 71

一、空压机的成本构成分析 71
二、循环泵的成本构成分析 72
三、增湿器的成本构成分析 73
四、BOP组件降本策略分析 74

第七章国内各企业燃料电池电堆技术进展分析 76

第一节国内燃料电池电堆技术分析 76

一、国内部分电堆厂家技术水平对比 76
二、国内膜电极技术进展 76
三、国内膜电极生产企业产能布局及技术水平对比 77
四、国内双极板技术进展 79
五、国内双极板技术水平与目标对比 79

第二节国内电堆企业技术进展 80

一、新源动力 80
二、捷氢科技 81
三、神力科技 82
四、国鸿氢能 82
五、明天氢能 83
六、中氢科技 84
七、空间电源所 84
八、南通百应 85
九、弗尔赛 85
十、江苏清能 86
十一、上海氢晨 86

第八章燃料电池电堆市场未来特性分析 88

第一节 2030、2060年燃料电池电堆预测分析 88

一、2030年燃料电池电堆市场空间测算 88
二、2060年燃料电池电堆市场空间测算 88
三、燃料电池电堆市场发展趋势分析 89

第二节 2030、2060年燃料电池电堆供应模式分析 90

第三节未来燃料电池电堆行业发展趋势预测 91

一、未来燃料电池电堆行业发展分析 91
二、未来燃料电池电堆行业技术开发方向 91
三、总体行业“十四五”整体规划及预测分析 92

第四节 2030、2060年燃料电池电堆行业相关趋势预测分析 92

一、政策变化趋势预测分析 92
二、供给趋势预测分析 93
三、需求趋势预测分析 94

图表目录

图表 1 膜电极的主要结构及作用 9
图表 2 膜电极催化剂氧还原反应机理 10
图表 3 高效催化剂设计制备的关键技术和策略 10
图表 4 燃料电池主要技术路线比较 12
图表 5 燃料电池质子膜的主要类型及研究进展 13
图表 6 膜电极传质研究进展 14
图表 7 燃料电池双极板主要类型及特性 15
图表 8 石墨基双极板主要类型及制备工艺 15
图表 9 金属双极板关键技术研究进展 16
图表 10 燃料电池水管理技术的相关特性 17
图表 11 燃料电池热管理技术优化方法 18
图表 12 燃料电池低温启动主要技术方法 18
图表 13 2019-2024年中国燃料电池电堆专利申请数量 19
图表 14 中国氢燃料电池电堆技术专利申请地域分布占比 20
图表 15 中国氢燃料电池电堆技术申请人TOP20 21
图表 16 氢燃料电池电堆技术专利申请类型结构 22
图表 17 中国氢燃料电池电堆技术发明人TOP20 22
图表 18 氢燃料电池电堆技术主要发明人所属单位情况 23
图表 19 各分技术领域专利申请结构占比 24
图表 20 燃料电池流路结构专利主要特点 24
图表 21 燃料电池流路结构典型专利案例 25
图表 22 燃料电池堆叠结构专利主要特点 25
图表 23 燃料电池堆叠结构典型专利案例 26
图表 24 2020-2024年中国氢燃料电池汽车产量趋势图 27
图表 25 2023年上牌车辆装机电堆功率段分布结构 28
图表 26 国内重点燃料电池电堆企业产能布局情况 28
图表 27 重点燃料电池电堆生产厂商区域分布 29
图表 28 2019-2023年中国燃料电池电堆产量及增速 30
图表 29 中国主要地域燃料电池电堆市场需求情况 31
图表 30 主要地区燃料电池汽车上险情况 32
图表 31 2019-2023年中国燃料电池电堆价格走势 33
图表 32 中国燃料电池电堆当前市场价格 33
图表 33 燃料电池电堆产业链全景图 35
图表 34 燃料电池电堆主要结构部件 36
图表 35 燃料电池电堆结构展示图 36
图表 36 燃料电池电堆成本构成 37
图表 37 燃料电池电堆规模化成本结构 37
图表 38 燃料电池电堆非规模化成本结构 38
图表 39 2019-2023年中国燃料电池电堆成本走势 38
图表 40 膜电极制备工艺升级历程 40
图表 41 双极板降低成本的主要方法 41
图表 42 燃料电池电堆产品供应结构 42
图表 43 2023年上牌装机电堆企业市占率 42
图表 44 国内电堆重点供应企业及业务布局 43
图表 45 国内催化剂主要布局企业 44
图表 46 国内质子交换膜主要布局企业 44
图表 47 国内气体扩散层主要布局企业 45
图表 48 国内双极板主要布局企业 46
图表 49 燃料电池电堆外观展示图 48
图表 50 燃料电池电堆内部工作原理展示图 48
图表 51 不同生产规模下燃料电池系统与电堆成本 49
图表 52 规模效应对燃料电池系统及电堆成本的影响 49
图表 53 不同生产规模下辅助设备成本 49
图表 54 不同生产规模下电堆各组件成本占比 50
图表 55 燃料电池系统控制器集成化设计主要方法 51
图表 56 燃料电池系统智能化控制的关键技术 51
图表 57 燃料电池系统控制器集成相关厂家及方案 52
图表 58 优化燃料电池电堆布局方法 53
图表 59 减少燃料电池电堆冗余部件方法 53
图表 60 燃料电池电堆中可标准化的部件情况 54
图表 61 简化电堆结构的相关厂家及方案 54
图表 62 提高燃料电池电堆部件性能的主要方法 55
图表 63 优化燃料电池电堆制造工艺方法 56
图表 64 加强燃料电池电堆热管理与水管理的主要方法 57
图表 65 燃料电池催化剂成本结构占比 58
图表 66 不同生产规模下燃料电池催化剂成本 59
图表 67 2025、2030年燃料电池催化剂用铂需求量测算 59
图表 68 催化剂沉积技术比较 60
图表 69 催化剂沉积技术成本比较 60
图表 70 电堆体积构成占比 62
图表 71 电堆质量构成占比 62
图表 72 金属双极板成本构成 63
图表 73 金属双极板成本构成结构占比 63
图表 74 不同生产规模下金属双极板成本 64
图表 75 双极板制造技术发展历程 64
图表 76 双极板制造技术比较 65
图表 77 双极板制造技术成本比较 65
图表 78 质子交换膜种类与特性 66
图表 79 质子交换膜成本构成 67
图表 80 质子交换膜成本结构占比 68
图表 81 不同生产规模下质子交换膜成本构成 68
图表 82 不同条件下碳纸和碳布的性能比较 69
图表 83 气体扩散层成本构成 69
图表 84 不同生产规模下气体扩散层成本 70
图表 85 空压机的成本构成要素 71
图表 86 空压机的成本构成占比 72
图表 87 循环泵的成本构成要素 72
图表 88 循环泵的成本构成占比 73
图表 89 增湿器的成本构成要素 73
图表 90 增湿器的成本构成占比 74
图表 91 国内部分电堆厂家技术水平对比 76
图表 92 国内膜电极技术进展 77
图表 93 国内膜电极生产企业产能布局及技术水平对比 77
图表 94 国内双极板技术进展 79
图表 95 国内双极板技术水平与目标对比 80
图表 96 新源动力电堆技术进展 81
图表 97 捷氢科技电堆技术进展 81
图表 98 神力科技电堆技术进展 82
图表 99 国鸿氢能电堆技术进展 83
图表 100 明天氢能电堆技术进展 83
图表 101 中氢科技电堆技术进展 84
图表 102 上海空间电源研究所电堆技术进展 84
图表 103 南通百应电堆技术进展 85
图表 104 弗尔赛电堆技术进展 85
图表 105 江苏清能电堆技术进展 86
图表 106 上海氢晨电堆技术进展 87
图表 107 2024-2030年中国燃料电池电堆市场空间测算 88
图表 108 2040-2060年中国燃料电池电堆市场空间测算 89
图表 109 2030、2060年燃料电池电堆供应模式预测 90

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