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1、金属双极板的市场占有率大幅提升:燃料电池汽车主要由电堆提供动力,双极板作为燃料电池电堆核心部件,实现导电导热及工质分配的重要作用。
相较于石墨双极板,金属双极板具有良好的导电性、导热性,材料气密性好,具有更高的体积功率密度,更适合100kW及以上车用燃料电池电堆的应用场景。近年来,随着燃料电池汽车向中重型商用车发展,燃料电池系统功率不断提高,金属双极板的市占率也不断提升。2019-2021年,金属双极板的占比由2019年的22%左右提升至2021年的50%左右,金属双极板的市场占有率提升显著。
2、不断拓展的应用领域为金属双极板提供了巨大的市场空间:
(1)燃料电池在交通运输领域发展进入加速增长期,为金属双极板提供了巨大的市场空间:随着“以奖代补”新政的实施,预计我国氢燃料电池汽车将进入加速增长期。根据发改委、能源局联合印发的《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,到2025年,我国燃料电池汽车保有量达到5万辆,与现有我国氢燃料电池汽车保有量相比,燃料电池汽车将增长超过4倍;到2030年,形成较为完备的氢能产业技术创新体系、清洁能源制氢及供应体系,产业布局合理有序,
可再生能源制氢广泛应用,有力支撑碳达峰目标实现;到2035年,形成氢能产业体系,构建涵盖交通、储能、工业等领域的多元氢能应用生态。根据中国汽车工程学会于2020年10月27日发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》,到2030-2035年,氢燃料电池汽车保有量达到100万辆左右,双极板需求量3-5亿片。同时,燃料电池在船舶、无人机等领域也开始示范运行,也为金属双极板拓展巨大的市场空间。我国燃料电池汽车保有量及加氢站数量规划如下:
数据统计:中金企信国际咨询
(2)氢储能的发展进一步为金属双极板拓展了市场空间:氢储能具备储能规模大、环境适应性强。通过将水电解技术与风电、光伏等可再生能源匹配,形成绿色氢储能路线,发展前景广阔。在“双碳”发展目标驱动下,我国已将氢储能列为新型储能并已进入示范阶段17,截至2021年底在建和示范运行的氢储能设施已达7处,电解槽装机量超过400MW。预计到2030年,电解槽装机量将达80GW18。
PEM水电解具备响应速度快、反应效率高,有效响应风、光等能源间歇性、波动性等特点,受到市场关注。根据中金企信统计数据,PEM电解槽市场在水电解制氢中占比在2030年将达10%,电解槽成本中,双极板约占48%,仅PEM电解槽市场的金属双极板需求量在2030年可以达到近100亿元。
中金企信国际咨询公布的《2022-2028年中国金属双极板行业市场研究及投资战略预测报告》
3、产业发展前景分析:
(1)金属双极板工艺技术迭代,降低制造成本:金属双极板通过表面涂层以提高导电性及耐腐蚀性,保证金属双极板在燃料电池电堆中稳定运行。金属双极板表面涂层分为贵金属涂层和非贵金属涂层。其中,贵金属涂层导电性高和化学稳定性好,但成本高;非贵金属涂层成本低,但其制备工艺复杂,制备过程中存在易脱落、致密性差、孔洞等表面缺陷多等问题,使得腐蚀介质易渗入到基材而发生腐蚀,降低金属双极板及燃料电池电堆寿命。
金属双极板非贵金属涂层开发成为制造降本的关键途径。日本丰田发布的燃料电池汽车第二代MIRAI,其燃料电池金属双极板率先实现非贵金属涂层的产业化;国内方面,以上海治臻新能源股份有限公司为代表的双极板厂商已在量产产品上应用非贵金属涂层技术,实现金属双极板成本下降的同时,进一步提高燃料电池的工作寿命至1万小时以上。
2、氢燃料电池产业链企业已开始研发、生产电解槽及核心零部件:PEM水电解技术响应速度快、反应效率高、与可再生能源匹配性好,市场需求日益增加。因此,国内外燃料电池产业链企业已开始PEM电解槽及核心零部件的布局。PEM电解槽是氢燃料电池的逆反应装置,以双极板-膜电极-双极板的排列方式层叠式组合而成。但是,PEM电解槽运行电位高、腐蚀强、氢气泄漏量低,对于双极板基材、涂层及密封提出了更高需求。国外巴拉德和普拉格等在内的燃料电池企业相继推出了PEM电解槽产品;国内方面,包括上海治臻新能源股份有限公司在内的燃料电池产业链企业已成功研制出PEM电解槽及核心零部件。
3、燃料电池船舶等领域开始示范运行:根据国内交通运输部水科院的数据和专家预计,到2025年,燃料电池系统改造船数量和新建船舶数量将分别达400艘和200艘。目前,包括辽宁省大连市、浙江省舟山市和江苏省宜兴市等在内的地方,已将燃料电池船舶作为氢能产业发展重点之一。其中,舟山市在2020年的《舟山市人民政府办公室关于加快培育舟山市氢能产业发展的指导意见》中提出“海上氢岛”构想,计划到2025年建设氢能海洋应用示范试点;到2035年,“海上氢岛”基本建成。
燃料电池具备清洁、高效、快速启动等特点,在交通领域的应用,除道路车辆外,燃料电池船舶已进入示范运行阶段。国外,氢燃料电池在挪威EidesvikOffshore公司、法国航运公司CFT等船舶上开始进行示范应用,目前全球范围内船舶领域的燃料电池装机量已达160GW,并涵盖货船、客船、大型邮轮、游艇等多种船型。国内方面,以中国船舶集团为代表,已开启燃料电池船舶的研发及测试、验证工作:2020年12月,中国船舶集团下属中船712所发布拥有自主知识产权的500kW级船用燃料电池系统解决方案。2022年5月,长航集团所属武汉长江船舶设计院研发设计的“三峡氢舟1号”召开建造开工协调会,标志着国内首艘500kW级氢燃料电池动力船完成设计开发,正式进入实船建造阶段。