燃料电池行业产业链系列报告十二：MEA篇，国产化、规模化、精细化-20201130-国金证券-23页_2mb

燃料电池产业链系列报告十二：MEA篇

核心内容

燃料电池产业在政策与成本的双重推动下，正逐步实现产业化和商业化。MEA（膜电极）作为燃料电池的核心部件，是成本和技术的关键中枢，预计2030年市场规模将接近350亿元。随着国产化和规模化进程的推进，燃料电池系统成本将显著下降，带动整个产业链发展。

主要观点

• 政策与成本驱动产业化：2020年9月“以奖代补”政策落地，推动燃料电池汽车（FCV）进入产业化阶段，预计2025年国内FCV产销量将突破十万辆，2030年有望达到百万辆。
• MEA技术突破：目前国产膜电极已初步满足商用标准，功率密度达到1W/cm²以上，寿命超过10000小时，具备批量供应能力。
• 技术发展路径：燃料电池技术发展以耐久性为核心，其次为功率密度和成本。质子交换膜、催化剂、气体扩散层等关键材料和工艺仍需突破。
• 国产化加速：国产化和规模化是降本的主要驱动力，未来技术进步和材料优化将带来更大的成本下降空间。
• 产业链布局：国内主要膜电极企业包括鸿基创能、擎动科技、武汉理工氢电、唐锋能源等，部分企业已实现量产和供应，但仍依赖进口原材料。

关键信息

市场数据

• 市场优化平均市盈率：18.90
• 国金燃料电池指数：4750
• 沪深300指数：4960
• 上证指数：3392
• 深证成指：13670
• 中小板综指：12441

投资建议

• 推荐企业：亿华通、美锦能源、雄韬股份、东岳集团、道氏技术
• 企业信息：
  • 亿华通：2020年股价240元，市值169亿元，2021年EPS 3.61元，PE 55
  • 美锦能源：2020年股价7.1元，市值291亿元，2021年EPS 0.49元，PE 15
  • 雄韬股份：2020年股价19.5元，市值75亿元，2021年EPS 0.42元，PE 47
  • 东岳集团：2020年股价4.0元，市值85亿元，2021年EPS 0.36元，PE 10
  • 道氏技术：2020年股价14.2元，市值65亿元，2021年EPS 0.60元，PE 24

需求预测

• 膜电极需求：2030年国内膜电极需求接近1千万平米，对应市场规模约350亿元。
• 燃料电池车需求：2030年预计达到100万辆，系统成本降至1元/W以下。

技术分析

• 质子交换膜：全氟磺酸膜为主流，性能好但成本高，研究方向为超薄、高耐久性。
• 催化剂：Pt基催化剂仍是主流，研究方向包括低铂载、高活性、高耐久性。
• 气体扩散层：主要依赖进口，国内企业如碳能科技具备部分性能达标能力。
• 制备工艺：CCM法为当前主流，第三代有序化膜电极技术是未来发展方向。

供给分析

• 国产化进展：鸿基创能、擎动科技、武汉理工氢电等企业已具备批量供应能力。
• 原材料依赖：质子交换膜、催化剂等仍主要依赖进口，国产化逐步推进。

企业分析

• 鸿基创能：技术团队经验丰富，2020年实现大规模产业化。
• 擎动科技：自主研发高性能催化剂，2019年投产国内首条“卷对卷”生产线。
• 武汉理工氢电：雄韬股份控股，膜电极功率密度达1.4W/cm²，Pt用量0.28mg/cm²。
• 唐锋能源：产学研结合，膜电极年产量达40万片，已应用于上汽集团等。
• 东岳集团：质子交换膜技术成熟，DF260膜性能达标，具备50万平米产能。
• Johnson Matthey：全球铂系金属龙头，具备超60年MEA技术积累。
• Ballard：燃料电池领军企业，电堆寿命超20000小时，产品应用于伦敦公交。
• Gore：全球质子交换膜主要供应商，产品应用于丰田Mirai、本田Clarity等。

风险提示

• 政策风险：政策支持力度可能影响行业发展节奏。
• 技术风险：技术突破和国产化进度可能影响成本下降速度。
• 市场竞争风险：国外企业技术领先，国内企业面临竞争压力。
• 基础设施建设风险：加氢站等基础设施建设不及预期可能影响FCV落地。

图表目录

• 图表1：2017-2019年重卡销量及市场占比
• 图表2：2019年重卡颗粒物、NOx排放占比
• 图表3：氢燃料电池汽车分阶段进入平价时代
• 图表4：2020年FCV、ICEV全周期经济性对比
• 图表5：2020-2025燃料电池系统降本曲线
• 图表6：2020-202549t燃料电池重卡降本趋势
• 图表7：燃料电池动力系统构成
• 图表8：PEMFC工作原理
• 图表9：49t燃料电池重卡成本构成
• 图表10：燃料电池系统成本构成
• 图表11：2021-2030年国内FCV产量规模预测
• 图表12：2021-2030年国内膜电极市场规模预测
• 图表13：我国膜电极性能参数与目标
• 图表14：质子交换膜性能决定电池性能、寿命
• 图表15：质子交换膜技术方案
• 图表16：全氟磺酸质子交换膜几乎都是以Nafion结构为基础
• 图表17：目前最好的催化剂仍是Pt和Pt基催化剂
• 图表18：铂载量下降，极化曲线在高电流密度急剧下降
• 图表19：质量比活性、归一化电化活性面积水随循环次数下降
• 图表20：显微镜下的催化剂降解
• 图表21：催化剂主要研究方向
• 图表22：Pt核壳催化剂制备过程
• 图表23：Pt核壳催化剂性能更佳
• 图表24：Pt3Ni纳米结构催化剂形成过程
• 图表25：Pt/SnC纳米线/Carbon paper复合物
• 图表26：低铂载膜电极技术不断突破，有助于加快燃料电池产业化进程
• 图表27：理想的气体扩散层需要具备高导电性、多孔性、适当的亲水/憎水平衡、高化学稳定性热稳定性
• 图表28：电子显微镜下的炭布（正面/剖面）
• 图表29：电子显微镜下的碳纸（正面/剖面），结构更加均匀
• 图表30：膜电极生产工艺
• 图表31：CCM法的贴花工艺
• 图表32：溅射技术
• 图表33：以反蛋白石结构材料为催化层的膜电极结构
• 图表34：反蛋白石结构材料为催化层
• 图表35：国内膜电极产能布局
• 图表36：MEA降本曲线（元/W）
• 图表37：东岳集团质子交换膜性能达标