20191114-光大证券-氢能与燃料电池产业前沿系列五_电堆_师夷长技_方可制夷_35页_3mb

报告摘要

电力设备新能源、汽车和汽车零部件 - 电堆分析总结

核心内容

燃料电池车作为新能源汽车的重要分支，其核心部件电堆在动力系统中起关键作用。电堆由膜电极组件（MEA）、双极板（BP）、密封垫片和端板组成，其中MEA包括质子交换膜（PEM）、催化剂层（CL）和气体扩散层（GDL）。电堆成本是燃料电池系统成本的重要组成部分，占总成本比例在51%-71%之间，因此降低电堆成本是推动燃料电池车普及的关键。

主要观点

规模效应主导降本：
- 随着年产量从1000套增加到1万套，电堆成本可降低65%。
- 当产量增长至50万套时，电堆成本主要由电极催化剂和双极板的材料用量及价格决定，且与技术工艺密切相关。
- 规模化生产对催化剂、双极板、质子交换膜和气体扩散层成本均有显著影响。
铂需求与技术进步：
- 随着技术进步，燃料电池车的铂负载量将逐步下降，从0.4g/kW降至0.125g/kW。
- 铂的净需求增量预计在2020年为0.212吨，2025年为0.960吨，2030年为10.50吨。
- 铂需求不会限制燃料电池车导入期发展，但需关注其对能源安全和制造能力的影响。
双极板技术与成本：
- 双极板在燃料电池电堆中占据主导地位，其制造技术包括冲压、模压、注射成型、熔模铸造、微细电火花加工和紫外光刻。
- 金属双极板具有高导电性、导热性和强度，适合乘用车，但涂层技术对耐腐蚀性至关重要。
- 石墨双极板在商用车中更为常见，因其具备良好的化学稳定性。
质子交换膜与气体扩散层：
- 全氟磺酸膜（如Nafion）是目前应用最广泛的质子交换膜，但成本较高。
- 非全氟化膜和无氟化膜成本较低，但尚未实现商业化。
- 气体扩散层材料以碳基为主，其性能取决于电流密度和湿度条件，大规模生产是降低成本的关键。
国内产业现状与政策推动：
- 国内燃料电池电堆关键材料及核心技术与国外仍有差距，但国产化进程正在加快。
- 政策对燃料电池车补贴力度大，旨在推动先进制造和能源安全。
- 国内电堆制造企业及关键组件供应商有望受益于政策支持与规模化生产。

关键信息

燃料电池车成本构成：
- 电堆成本占燃料电池系统成本的51%-71%，是成本控制的核心。
- 系统成本与电堆成本随生产规模增加而显著下降。
铂负载量与电堆性能：
- 乘用车和商用车铂负载量分别从0.4g/kW降至0.125g/kW。
- 铂负载量减少有助于降低成本，但需平衡电堆耐久性。
双极板材料与制造技术：
- 金属双极板适用于乘用车，石墨双极板适用于商用车。
- 双极板制造技术包括冲压、模压、注射成型、熔模铸造等，不同技术适用于不同规模和性能需求。
质子交换膜发展：
- 全氟磺酸膜具有高质子传导率和稳定性，但成本高。
- 非全氟化膜和无氟化膜成本较低，但尚未实现商业化。
- 规模化生产可显著降低质子交换膜成本。
气体扩散层性能：
- 碳纸和碳布是主要材料，性能差异取决于电流密度和湿度条件。
- 大规模生产是降低成本的有效手段。

投资建议

关注电堆组件供应商：
- 双极板：上海弘枫、上海弘竣（石墨双极板）；上海冶臻新能源（金属双极板）。
- 催化剂：贵研铂业、武汉喜马拉雅（与清华大学合作）；
- 质子交换膜：东岳集团（与福特、奔驰合作）。
- 气体扩散层：上海河森。
关注电堆制造商：
- 潍柴巴拉德（与巴拉德合作）；
- 神力科技（国内燃料电池技术研发和产业化先行者）；
- 新源动力（国内领先的燃料电池电堆和系统企业）。