9月20日，上海發(fā)布了《上海市燃料電池汽車發(fā)展規(guī)劃》，提出要加強(qiáng)燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的頂層設(shè)計，明確燃料電池汽車技術(shù)發(fā)展路線，加速燃料電池汽車全產(chǎn)業(yè)鏈完善，推進(jìn)燃料電池汽車的規(guī)?；蜕虡I(yè)化等。
而就在幾天前，“超人”李嘉誠投資的五龍電動車（00729.HK）布局超百億產(chǎn)業(yè)項目——長江氫動力（佛山）研發(fā)中心及整車生產(chǎn)項目。
除了李嘉誠布局的企業(yè)投資超百億直指氫燃料電池汽車以外，在資本市場，不少嗅覺靈敏的A股上市公司已搶先一步跨進(jìn)燃料電池“商業(yè)圈”。
?6月15日，東旭光電1億元參股億華通，布局氫燃料電池業(yè)務(wù)；
?6月28日，大洋電機(jī)投資13.41億元在孝昌投資建設(shè)年產(chǎn)1.7萬套商用車氫燃料電池系統(tǒng)建設(shè)項目；
?8月10日，中國重汽集團(tuán)投資500億在濟(jì)南高新區(qū)建設(shè)氫動能汽車產(chǎn)業(yè)園項目，主要涉及氫能源汽車創(chuàng)新中心、整車制造和動力總成；
?9月22日雄韜股份擬出資不超過8億元設(shè)立兩家全資子公司布局氫燃料電池產(chǎn)業(yè)。
嗅覺敏銳的超人李嘉誠已開始圍繞氫燃料汽車產(chǎn)業(yè)鏈布局，燃料電池真的會是下一個風(fēng)口嗎？
燃料電池 21世紀(jì)能源之星
燃料電池（fuel cell，F(xiàn)C）是一種能有效控制燃料和氧化劑的化學(xué)反應(yīng)，并將其中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)裝置，是一種把燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的能量轉(zhuǎn)換器，被譽為繼火電、水電及核電之外的第 4 種發(fā)電方式。
作為第4類發(fā)電技術(shù)，燃料電池曾被《Time》列為 21 世紀(jì)高科技之首，被認(rèn)為是21世紀(jì)能源之星。
燃料電池雖然名叫“電池”，但實際和電池是有區(qū)別的，電池屬于儲能器范疇，而燃料電池不儲能，本質(zhì)上只是一個能量轉(zhuǎn)換器，更像是一臺“發(fā)電機(jī)”。
▲ 燃料電池發(fā)電原理
source：Nature
燃料電池相對鋰電池新能源車擁有加注(充電)時間短，更加環(huán)保、續(xù)航里程長的絕對優(yōu)勢，是新能源汽車下一代技術(shù)方向之一。
中國市場對燃料電池的推進(jìn)一直抱有較高期望，但停留在概念層面，本次上海發(fā)布的規(guī)劃第一次詳細(xì)規(guī)劃了整個產(chǎn)業(yè)推進(jìn)的產(chǎn)值目標(biāo)，標(biāo)志著正式進(jìn)入商業(yè)化進(jìn)程。
▲ 燃料電池的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)
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目前燃料電池的種類很多，根據(jù)所使用的電解質(zhì)不同，可分為堿性燃料電池(AFC)、磷酸燃料電池PAFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC) 等。
由于PEMFC 的電解質(zhì)采用高分子膜，具有結(jié)構(gòu)簡單、快速啟動等優(yōu)勢，因此，極具市場潛力和發(fā)展前途，是未來電動汽車?yán)硐氲膭恿υ础?/span>
▲ 各種類型燃料電池性能與應(yīng)用對比
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由于單個PEMFC的功率很小，工業(yè)上會將之組成一個燃料電池堆以提高能量供應(yīng)，燃料電池堆主要由氣體擴(kuò)散層、催化劑、膜、雙極板、接合墊等部分組成。而整個燃料電池動力系統(tǒng)則是由燃料電池堆、氫氣供應(yīng)系統(tǒng)以及一些必要硬件組成。
▲ 燃料電池動力系統(tǒng)組成
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美、日、歐等車企積極布局燃料電池技術(shù)
汽車領(lǐng)域，化石能源應(yīng)用進(jìn)入成熟期，市場規(guī)模穩(wěn)定。以鋰電池為能源的電動汽車技術(shù)和商業(yè)模式基本成型，已開始高速發(fā)展期，市場增長迅速。
燃料電池汽車作為新能源汽車的重要形式，國際上，美、日、歐等發(fā)達(dá)國家都在積極研發(fā)燃料電池技術(shù)，將燃料電池汽車納入國家或區(qū)域政策中進(jìn)行規(guī)劃，海外燃料電池車市場已趨近商業(yè)化運用階段。
▲ 不同動力新能源汽車發(fā)展成熟度
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目前，日韓、北美、歐洲等燃料電池相關(guān)技術(shù)發(fā)展迅速，完成基本性能的開發(fā)，部分核心技術(shù)問題得到解決。各國車商已經(jīng)開始生產(chǎn)燃料電池汽車如豐田Mirai 、奔馳F-Cell EQ Power 現(xiàn)代i35等。
我國仍處于試驗驗證階段，努力推進(jìn)關(guān)鍵零部件和材料國產(chǎn)化進(jìn)程。
▲ 國內(nèi)燃料電池車產(chǎn)業(yè)還有較大提升空間
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美國：趨近商業(yè)化運用階段
▲ 美國燃料電池發(fā)展史
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歐洲：奔馳推出首款插電式燃料電池量產(chǎn)車
▲ 歐洲燃料電池發(fā)展史
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日本：技術(shù)全球領(lǐng)先，豐田公開專利
▲ 日本燃料電池發(fā)展史
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韓國：率先進(jìn)入小規(guī)模生產(chǎn)階段
▲ 韓國燃料電池發(fā)展史
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中國：處于試驗驗證階段，政策不斷加碼
目前，中國燃料電池技術(shù)還處于試驗驗證階段，燃料電池類似 8 年前的鋰電池，成本仍高、技術(shù)不成熟，由于燃料電池本身的優(yōu)勢國家仍然給予大力支持，各類政策補貼可期。
▲ 我國氫能及燃料電池的規(guī)劃
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新一輪FCV商業(yè)化浪潮正在迫近 關(guān)鍵于其成本和安全性
購置成本
燃料電池車的購置成本主要取決于燃料電池系統(tǒng)成本，包括燃料電堆成本和系統(tǒng)主要部件成本。燃料電池系統(tǒng)成本約占燃料電池車成本的64%，其中，燃料電堆的成本約占整個燃料電池系統(tǒng)成本的47%。
▲ 燃料電池車成本結(jié)構(gòu)
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目前對于購置成本的降低主要有以下幾條途徑：（1）開發(fā)新材料；（2）制備工藝的集成創(chuàng)新；（3）推進(jìn)關(guān)鍵零部件和材料國產(chǎn)化進(jìn)程；（4）加速商業(yè)化進(jìn)程實現(xiàn)規(guī)模效應(yīng)等。通過材料的工藝進(jìn)步和規(guī)模化效應(yīng)驅(qū)動可使成本降低60%。
▲ 我國燃料電池車（FCV）各環(huán)節(jié)降本路線
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以PEMFC為樣本，以大規(guī)模生產(chǎn)（50萬個/年）為測算條件。結(jié)果表明，氫燃料電池系統(tǒng)成本已經(jīng)從2006年的124美元/kw降至2015年的53美元/kw（下降近60%）。PEMFC系統(tǒng)成本有望于2020年降至40美元/kw，最終目標(biāo)是實現(xiàn)30美元/kw。
▲ PEMFC燃料電池系統(tǒng)成本變化（美元/kw）
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使用成本及安全
氫氣主要通過電解和煤制氫，制氫過程本身不夠環(huán)保，加上氫氣自身的安全性及成本問題，特斯拉CEO埃隆·馬斯克一直在唱衰氫燃料電池?？梢哉f氫源問題是燃料電池汽車商業(yè)化的關(guān)鍵問題之一。
氫的制取、儲運及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是燃料電池汽車從研究示范到小規(guī)模示范運行，再到初步商業(yè)化推廣應(yīng)用，直至最終實現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用的關(guān)鍵因素。
▲ 我國主要制氫路徑及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性
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另外，氫氣的安全性也是大家較為關(guān)心的一個話題，世界上沒有絕對安全的汽車。目前儲氫的主要方式包括物理儲氫（高壓氣態(tài)和低溫液態(tài)）、氫化物儲氫和吸附儲氫，其中氫化物儲氫和吸附儲氫都主要依賴于不同儲氫材料的性質(zhì)特點。而高壓儲氫裝置體積密度低，但是技術(shù)成熟可靠，是目前最常見的儲氫方式。
▲ 三種儲氫方式
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燃料電池汽車高壓儲氫瓶壓強(qiáng)一般為35~70MPa，其瓶身采用聚合纖維材料，防滲透性、耐久性良好，強(qiáng)度高，如豐田Mirai儲氫瓶在5mm直徑子彈射擊實驗和80km/h多角度碰撞測試中均未發(fā)生氫氣泄露或爆炸。儲氫瓶性能穩(wěn)定，技術(shù)指標(biāo)統(tǒng)一，成熟度高。
▲ 豐田Mirai采用高壓儲氫瓶
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另外還可以通過車身構(gòu)造設(shè)計來加強(qiáng)氫氣使用安全性。例如燃料電池混合動力客車將電堆、高壓閥體以及儲氫鋼瓶等核心分系統(tǒng)全部頂臵，發(fā)生碰撞時沖擊力幾乎不會直接傳遞至電堆、鋼瓶、高壓管路和閥體。發(fā)生泄露時，氫氣可以迅速排放到大氣中，保證車輛及人員安全。
▲ 燃料電池客車氫系統(tǒng)布置示意圖
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FCV的發(fā)展 帶動燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈的爆發(fā)式發(fā)展
燃料電池具有充電時間更短、能量密度更高等鋰電池目前無法與之匹敵的優(yōu)勢。
近十幾年來，在便捷式電子產(chǎn)品、固定式儲能站、新能源汽車上的應(yīng)用越來越大。同時下游的應(yīng)用提高通過產(chǎn)業(yè)鏈傳輸?shù)缴嫌?，帶動上游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，尤其是燃料電池出貨量的暴漲。
▲ 燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈
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▲ 全球燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈主要企業(yè)
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2016 年國內(nèi)燃料電池出貨量為 7.2 萬件，兆瓦出貨量為 440 兆瓦，增長率為 57.14%。其中 PEMFC 是目前最主要的燃料電池類型，2016 年出貨量占全部燃料電池出貨量的 71.93%，兆瓦出貨量占全部燃料電池出貨量的 65.02%。
▲ 2011-2016年各類型燃料電池出貨量（單位：千件）
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▲ 2011-2016年各類型燃料電池出貨量（單位：兆瓦）
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另外，從下游應(yīng)用看燃料電池本身分為三種：便攜式電源、固定式電源和交通運輸用。
從目前三種燃料電池出貨量比例來看，隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，交通運輸領(lǐng)域燃料電池正占據(jù)越來越高的比例。2016年的出貨量已超過便捷式，占比11.76%；同時2016年兆瓦出貨量超過了固定式電源，占比接近60%，漲勢兇猛。
▲ 2011-2016年各領(lǐng)域燃料電池出貨量（單位：千件）
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▲ 2011-2016年各領(lǐng)域燃料電池出貨量（單位：兆瓦）
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下一個風(fēng)口 燃料電池不是迎風(fēng)展翅就是順風(fēng)而行
在新能源汽車普遍使用的電池充電速度和能量密度沒有得到質(zhì)變的情況下，燃料電池的優(yōu)勢就凸顯了出來。再加上鋰電池的安全隱患和潛在的環(huán)境污染，以及能不能應(yīng)用到另一個巨大的細(xì)分市場載重貨車這個硬傷，燃料電池在這一輪風(fēng)口中的勝算就更大。
雖然現(xiàn)在的燃料電池還有一大堆的不足，但在燃料加注速度、續(xù)航里程、動力以及環(huán)保等方面還是有很多優(yōu)勢的。
小料認(rèn)為，我國作為全球燃料電池汽車最重要的市場，在技術(shù)競爭還未完全明朗化之前，應(yīng)該同時給與多方支持，這樣才能在未來的市場競爭中占得先機(jī)，最終贏得這一次百年一遇的汽車變革時代的勝利。
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