一、概況

    我國燃料電池行業已處于應用示范階段，扶持政策加碼，產業化將近，產業鏈發展機會巨大。燃料電池產業鏈可分為三個環節：上游材料，中游集成與下游應用。

    1、上游

    上游材料主要包括膜電極、雙極板和密封層。其中，膜電極由催化劑、質子交換膜和氣體擴散層三種組分構成。膜電極是燃料電池電化學反應最重要的基本單元，它的結構設計和制備工藝技術是燃料電池的關鍵技術，決定了電池的工作性能。當前，石墨雙極板和密封層已實現國產化，但用于乘用車的金屬雙極板、催化劑、質子交換膜和氣體擴散層僅能少量生產，幾乎被國外所壟斷，是上游發展的核心突破口。

我國膜電極性能與外國相比仍存在差距

數據來源：公開資料整理

    2、中游

    中游集成的燃料電池系統由兩部分構成：電堆和供氣系統。其中電堆由上游材料組成，供氣系統則包括儲氫罐、空壓機、加濕器和氫氣循環泵，其中空壓機技術要求較高，國內產量小。目前在國家大力推進燃料電池新能源車的形勢下，我國的中游企業發展起步較快，涌現出多家系統集成廠商。

    3、下游

    我國燃料電池下游以商用車為切入點，采用“以商帶乘”的發展路徑。目前，我國裝車的燃料電池發動機的體積比功率密度仍低于國外先進水平。公共汽車、大客車、物流車等商用車對燃料電池堆體積的敏感性較低，且我國在燃料電池商用車技術開發上積累更多。同時客車及專用車運行線路固定，便于彌補目前加氫設施的不完善。以燃料電池商用車的應用帶動氫能基礎設施的建設，也將為燃料電池乘用車的普及做好準備，從而更容易擴大市場，實現產業化。

    同時，我國采用以混合動力車帶動全燃料電池車的產業化思路，以最終實現全功率燃料電池車的商業推廣。在政策規劃及補貼利好下，我國燃料電池車產銷量增長加速，市場空間廣闊。

2013-2018年全球燃料電池乘用車產量及增速

數據來源：公開資料整理

2014-2018年我國燃料電池商用車產銷量

數據來源：公開資料整理

    目前海外已經上市的燃料電池汽車包括豐田Mirai燃料電池汽車、本田Clarity燃料電池汽車、現代ix35燃料電池版。美國通用、戴姆勒、寶馬、大眾等車企也涉足燃料電池車。

    國外主要汽車公司大都已經完成了燃料電池電動汽車的基本性能研發階段，解決了若干關鍵技術問題，其整車性能、可靠性、壽命和環境適應性等各方面均已達到了和傳統汽車相媲美的水平。隨著這些發達國家的燃料電池汽車技術趨于成熟，其研究重點也逐漸集中到提高燃料電池功率密度、延長燃料電池壽命、提升燃料電池系統低溫啟動性能、降低燃料電池系統成本、大規模建設加氫基礎設施、推廣商業化的示范等方面。

我國電堆的關鍵技術指標規劃

數據來源：公開資料整理

    二、現狀

    1、海外乘用車企

    （1）豐田

    目前，豐田燃料電池車Mirai絕大部分零部件供應商來自日本本土，超過75%的核心零部件由豐田集團旗下公司供應，包括豐田紡織、豐田工業公司、電裝、愛信精機、捷太格特、愛三工業、科特拉等；其余供應商也大多出自豐田汽車背靠的三井財團旗下，如東麗、三井化工。外國供應商僅有美國的杜邦和戈爾（其生產線位于日本國內的岡山市），分別為其供應GORE-SELECTPEM和Nafion系列質子交換膜。

豐田汽車Mirai供應鏈上的參控股公司

數據來源：公開資料整理

    空壓機和氫氣循環泵方面，豐田工業公司(ToyotaIndustries)的產品優勢主要體現在：1）其為Mirai開發的六葉螺旋羅茨式空壓機通過在高低負荷間調節氣體壓力，實現效率提升，與豐田2008年FCHV-adv款燃料電池汽車相比，效率提高14%-20%；2）其開發的氫氣循環泵提高了燃料利用率并優化了水管理，使得Mirai取消了加濕器，這在全球尚屬首次。

    氣體擴散層方面，三井財團旗下的東麗(Toray)株式會社憑借產品的高耐久性、高氣體傳質性取勝。它為Mirai燃料電池系統開發氣體擴散層，主要產品包括PAN系碳素纖維、PAN系碳素纖維織物和TGP-H系列。當前，日本東麗與另外兩家國際生產商德國SGL、加拿大巴拉德共同壟斷了燃料電池氣體擴散層的世界市場。

    催化劑方面，科特拉（CATALER）株式會社采用均一涂抹技術，能提高鉑均一涂抹氧氣的反應效率，從而與常規催化劑相比，電壓提高近40%。

    而豐田的四家質子交換膜外部供應商：美國杜邦、戈爾、日本旭化成和日本旭硝子均為國際領先的主流廠商，其代表產品Nafion系列、ePTFE膜、Aciplex膜和Flemion膜都最早于20世紀60-80年代便開始投產。其中，杜邦憑借其質子電導率高、化學穩定好的優勢，市場份額一度接近95%；而戈爾膜被全球領先的燃料電池車企應用于量產車型，豐田MIRAI、本田CLARIFY、現代NEXO、上汽FCV系列等均包括在列。

    在上中游的產能建設上，豐田為實現其在2020年燃料電池車年產3萬輛、比2017年的3000輛產能翻十倍的目標，已于2018年在其總部附近的本社（Honsha）工廠和下山（Shimoyama）工廠建設新產線，分別生產燃料電池電堆和儲氫罐，預計2020年前后上線。即便豐田燃料電池車銷量長期內更進一步釋放，不排除納入部分非本土供應商的可能，但預計短期內豐田燃料電池車仍將維持一體化的封閉供應體系，以集團內部供應商為主要支撐。

    （2）本田

    同為日本車企，本田燃料電池車也以自主研發供應為主，輔以與部分供應商合作開發燃料電池系統。本田的燃料電池系統經歷了“進口巴拉德→巴拉德+自主研發兩款版本并行推出→純自主研發”的歷程。它從1996年開始研究和開發燃料電池車，并設立燃料電池動力開發部門。1999年，本田的首款FCX-V1型號燃料電池車使用來自巴拉德的固體聚合物燃料電池（PEFC）。2000年，FCX-V3車型推出了兩個版本，其中一個版本使用巴拉德的燃料電池，另一版則采用自主研發的燃料電池。之后推出的車型中，燃料電池皆為自主研發。2017年，本田ClarityFuelCell研發團隊通過減少30%的電池單體數量并增加1.5倍的單體輸出功率，實現了將整個燃料電池動力系統（包括燃料電池堆棧）封裝進發動機艙的首創。

    另外，本田有少部分零部件來自外部供應商。其Clarity車型的鉑電極催化劑由日本田中貴金屬提供，據統計顯示，田中貴金屬在燃料電池催化劑市場上擁有全球六成的最大份額，優勢源于其30余年長期培育的貴金屬催化劑技術及電化學技術，以及產品出色的性能表現和穩定的批量供貨。

本田燃料電池車（Clarity，FCX）供應商

數據來源：公開資料整理

    （3）現代

    韓國車企現代集團專門設立子公司，研發自產燃料電池系統的核心零部件。現代燃料電池車的膜電極由集團旗下子公司現代摩比斯（HyundaiMobis）生產。摩比斯是全球首家可在專門工廠生產氫燃料純電動汽車所需的所有核心配件的公司，目前其工廠的動力總成燃料電池套件模塊的年產能為3000臺，代表產品為膜電極（MEA）。而膜電極的組分中部分應用了外部供應商的產品，如美國戈爾的質子交換膜和德國SGL西格里集團的氣體擴散層。

現代燃料電池車（ix35,NEXO）供應商

數據來源：公開資料整理

    （4）歐美系

    相比于日韓，歐美的燃料電池車企供應鏈更加開放。車企之間建立合作，共享廠房或專利，共同開發燃料電池系統以分攤成本，是歐美車企常用的供應模式。

    奧迪與韓國現代簽署多年專利交叉許可協議，共享燃料電池車相關專利(包括今后申請的專利)和核心零部件，且共同開發尖端技術，以分擔高額研發成本。同時，奧迪的電堆由巴拉德合作研發，合同延期至2022年，預期該合同總價值為6200萬-1億美元。

    奔馳燃料電池車的主要由集團內部或旗下子公司供應。另外，奔馳的部分質子交換膜來自我國山東的企業東岳。東岳集團是我國率先實現質子交換膜產業化的企業，在2009年和2012年分別開發出DF988和DF2801高性能全氟磺酸全氟羧酸復合離子膜，產品結構上已與主流的商品膜（杜邦、旭化成、旭硝子）基本相同。

    通用汽車具備自主開發燃料電池電堆的能力。它與本田宣布了聯合制造氫燃料電池系統的計劃，雙方分別出資4250萬美元于美國設立合資公司以生產燃料電池及其周邊機器。

歐美系燃料電池車供應商（部分）

數據來源：公開資料整理

    2、國內商用車供應鏈

    在國家政策利好下，伴隨著下游整車的示范運行和產銷增長，與之配套的國內中游燃料電池系統廠商呈現蓬勃發展之勢。在具備補貼資格的2018年第5批至2019年第4批工信部《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》中，共有來自21家整車車企的93款燃料電池車型上榜，提供配套燃料電池系統的國內中游廠商達到32家。

系統供應商應用車型數量前五名

數據來源：公開資料整理

車企應用車型數量前五名

數據來源：公開資料整理

    從應用車型數量看，配套下游車型數量遙遙領先的系統供應商為北京億華通，以及廣東國鴻氫能與上海重塑合資共建的子公司國鴻重塑，配套車型數分別達20款和14款，占比21.5%和15.1%。億華通共為目錄中8家車企提供系統，配套客戶前三甲為北汽福田（5款）、鄭州宇通（5款）和上海申龍（3款）；國鴻重塑則為6家車企供應系統，配套客戶前三甲為飛馳汽車（7款）、北汽福田（2款）和宇通客車（2款）。

    目前應用于運行車型上的燃料電池系統，其電堆及核心零部件大部分仍依賴海外進口或海外技術授權生產，國產化程度較低。而國內取得技術突破的產品多仍停留于小范圍檢測示范階段。以億華通和國鴻重塑為例，2018年，億華通投入整車應用的電堆主要來自巴拉德和水吉能，采購金額占比達13.50%和13.11%。2019年4月，億華通還與豐田達成合作，將采用豐田供應的FC電堆等零部件，系統化集成后搭載至福田燃料電池客車上。而國鴻重塑供應的系統中采用的電堆和膜電極均來自巴拉德。

    三、發展

    1、技術來源

    我國生產燃料電池電堆及上游材料的企業正在逐漸起步，目前這類企業的技術來源主要有三種：1）純自主研發，以武漢理工新能源、新源動力、上海神力等企業為代表；2）“技術引進+自主研發”雙線并行，以億華通為代表；3）通過技術授權、中外合資、對外采購等方式引進海外技術，以國鴻氫能、濰柴動力、大洋電機等企業為代表。

我國燃料電池企業的三種技術來源

數據來源：公開資料整理

    2、純自主研發

    我國走自主研發道路的企業以武漢理工新能源、新源動力、上海神力、江蘇清能為代表，這類企業的一般特點有：1）進入燃料電池行業早，有較長期和成熟的技術基礎積累；2）與高校或研究機構形成“產學研”合作關系，有優秀的技術人才加持，站在高校科研團隊技術研發成果的肩膀上，進行開發和生產；3）大多承擔國家重點科研課題，研發過程中享受政府科研經費支持。目前，我國企業的自主研發進展加速，與國外差距正收窄。

    3、“技術引進+自主研發”雙線并行

    我國中上游企業發展核心技術的另一種方式是，先引進國外先進技術并投入生產線，以性能穩定良好的產品優先打開市場；同時利用自身研發團隊，開發自主產權以逐步擺脫依賴。

    從海外引進電堆及核心材料技術，是當前我國燃料電池企業的常見技術來源，主要通過獲取技術授權、建立中外合資公司、對外采購、股權投資等方式。

    我國燃料電池企業主要采取兩類模式，一是全產業鏈布局，往產業鏈上下游拓展，實現規模擴張和聯動效應；二是深耕細分領域，持續提升產品性能構建優勢。

    通過規模化量產以降低工藝成本是行業進一步發展的關鍵；不同于海外的市場化模式，國內燃料電池商用車剛起步，受政策和政府補貼影響更大，燃料電池供應商企業與政府和新能源整車廠商的關系資源顯得更為重要。

    相關報告：智研咨詢發布的《2020-2026年中國燃料電池汽車行業市場行情監測及投資發展潛力報告》