20140305-国金证券-燃料电池_能源领域的终极解决方案_42页_3mb

报告摘要

燃料电池：能源领域的终极解决方案

核心内容

燃料电池是一种高效、低排放的能源转换技术，其原理为氢气与氧气在催化剂作用下发生反应，产生水和电能。其核心反应如下：

阳极反应：$\mathrm{H_2} \leftrightarrow 2\mathrm{H^+} + 2\mathrm{e^-}$
阴极反应：$\mathrm{O_2} + 4\mathrm{e^-} + 4\mathrm{H^+} \leftrightarrow 2\mathrm{H_2O}$
净反应：$\mathrm{H_2} + \mathrm{O_2} \leftrightarrow \mathrm{H_2O}$

燃料电池具有高能量密度（1000Wh/kg）和高发电效率（可达85%以上）的优势，相较于传统汽油机（30-40%效率）和电动车（能量密度200Wh/kg）具有显著的性能优势。此外，燃料电池不产生温室气体排放，副产物仅为水，因此在环保方面具有不可替代的优势。

主要观点

高效率：燃料电池通过热电联产可实现85%以上的效率，远超传统内燃机和火电站。
低排放：燃料电池的唯一排放为水，相较于电动车（电厂排放）和传统汽车（尾气排放）更具环保优势。
高能量密度：燃料电池的能量密度远高于锂电池，使其在续航和储能方面表现更优。
兼容性：燃料电池车（FCV）在续航里程方面优于电动车，且可快速加氢，无需长时间充电。
成本下降路径：随着技术进步和国产化，燃料电池的成本有望快速下降，接近平价。
应用广泛：燃料电池不仅适用于汽车，还广泛用于数据中心、通信设施、叉车等室内设备，以及未来可能的航空和航天领域。

关键信息

六大应用领域

数码设备：如便携式电源、移动设备等。
汽车：包括燃料电池汽车（FCV），如丰田、现代、奥迪等。
数据中心：如Apple、AT&T、Ebay等公司已采用燃料电池系统。
通信设施：如Cox等公司使用燃料电池作为备用电源。
叉车与工业设备：由于低排放和低噪音，适用于室内作业。
家用燃料电池：日本ENE-Farm计划在2015年实现年销售50,000台。

成本与供应链分析

催化剂（Pt）：用量可降低，是成本下降的关键。
MEA（质子交换膜）：目前被杜邦、3M等公司垄断，但国产化趋势明显。
氢气制备：未来成本有望降至1美元/kg，目前百公里使用成本约为20元人民币。
氢气储存与运输：氢气可通过高压气瓶储存，且运输成本较低。
加氢站建设：2013年全球加氢站数量为215.3MW，其中欧洲、亚洲、北美加氢站数量分别增长较快。

投资标的

A股：南都电源、长城电工、上汽集团、新大洲、江苏阳光、复星医药
港股：东岳集团（承担863项目“燃料电池高温质子交换膜制备”课题）
美股：Ballard Power System、Plug Power、FuelCell Energy、Hydrogenics

燃料电池分类

PEMFC：质子交换膜燃料电池，常见于汽车应用。
SOFC：固体氧化物燃料电池，适用于大型电站。
其他类型：包括DMFC、PAFC、MCFC、AFC等，应用领域各有侧重。

2013年全球燃料电池装机情况

总装机容量：215.3MW，其中Portable 0.3MW、Stationary 186.9MW、Transport 28.1MW。
区域分布：北美（74.7MW）、亚洲（122.9MW）、欧洲（17.3MW）、RoW（0.4MW）。

燃料电池车（FCV）与电动车（EV）对比

续航里程：FCV可达594-700公里，远超目前电动车。
功率密度：FCV功率密度约为3 kW/L，而电动车为144 Wh/kg。
加速性能：电动车（如Tesla S）在0-60加速方面优于FCV。
加油时间：FCV加油时间仅需3分钟，而电动车需10小时以上。

氢气供应与产业链

氢气来源：包括天然气裂解、可再生能源电解水、核电低谷时段电解水等。
氢气运输：可通过高压氢燃料罐（如Toray）实现。
供应链：催化剂由田中贵金属提供，隔板由新日铁住金提供，质子交换膜由旭硝子、JSR提供。

企业合作与商业化计划

丰田与宝马：合作开发燃料电池系统。
戴姆勒、福特、雷诺：联合开发通用燃料电池系统。
大众与Ballard：合作推动燃料电池汽车发展。
通用与本田：共享知识产权，加速燃料电池车开发。
日本计划：2015年实现50,000台ENE-Farm销售，2016年上汽计划量产1500辆燃料电池车。

2015年商业化目标

丰田：计划生产1000辆燃料电池车。
现代：计划生产1000辆燃料电池车。
上汽：计划在2016年实现量产1500辆。

总结

燃料电池作为能源领域的终极解决方案，以其高效率、低排放、高能量密度等优势，有望在未来替代传统能源形式。尽管目前仍处于发展阶段，但随着技术进步和成本下降，其市场前景广阔。从应用领域看，燃料电池不仅适用于汽车，还广泛用于数据中心、通信设施、工业设备等领域。同时，其供应链逐步国产化，为未来发展提供了有力支撑。

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