氫燃料電池是將氫氣和氧氣的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置，其原理是通過電解質(zhì)隔膜兩側(cè)分別發(fā)生氫氧化反應(yīng)與氧還原反應(yīng),如下圖所示。
氨燃料電池反應(yīng)原理氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈主要由上游材料,、中游集成和下游應(yīng)用構(gòu)成
產(chǎn)業(yè)鏈上游:材料
氫燃料
制氫的過程可以分為三種。目前,，我國氫氣主要來自灰氫,，但事實(shí)上只有綠氫才是真正零排放制氫方式：（略）
根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù),2021年,我國氫氣年產(chǎn)能約4000萬噸,產(chǎn)量為3300萬噸。
膜電極
（略）的核心組件,，是質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的場所,，是傳遞電子和質(zhì)子的介質(zhì)，通常由催化層,、氣體擴(kuò)散層和質(zhì)子交換膜構(gòu)成,。
質(zhì)子交換膜
質(zhì)子交換膜類型主要包括全氟磺酸質(zhì)子交換膜、非全氟化質(zhì)子交換膜,、無氟化質(zhì)子交換膜復(fù)合膜以及高溫膜,。代表性產(chǎn)品有:
美國GORE公司的GORE-select復(fù)合膜
（略）的Nafifion系列膜
（略）的復(fù)合質(zhì)子交換膜
（略）的DF988、DF2801的短鏈全氟硫磺酸膜,。
電催化劑
常見的氫燃料催化劑分為3種：鉑催化劑,、低鉑催化劑、非鉑催化劑,。
目前,，燃料電池中常用的商用催化劑是Pt/C，除此之外,，可以其他二元合金來做催化,，如Pt-Co/C、Pt-Pb/C,、Pt-Ni/C,。Pt昂貴的價(jià)格導(dǎo)致低鉑催化劑和非鉑催化劑是目前的研究重點(diǎn)。
氣體擴(kuò)散層
氣體擴(kuò)散層的主要作用是支撐催化劑,，同時(shí)為電極反應(yīng)提供氣體,、質(zhì)子、電子和水等多個(gè)通道,。氣體擴(kuò)散層生產(chǎn)的一關(guān)鍵元素是碳紙選材,，在全球范圍內(nèi)氣體擴(kuò)散層所需碳紙、碳布的供需呈現(xiàn)寡頭格局,，主要生產(chǎn)企業(yè)有加拿大Ballard,、日本東麗、德國SGL,、德國Freudenberg,、加拿大Zenyatta等,。
雙極板
雙極板起到均勻分配氣體、排水,、導(dǎo)熱,、導(dǎo)電的作用，占整個(gè)燃料電池60%的重量和20%的成本,。燃料電池常采用的雙極板材料包括石墨雙極板,、復(fù)合雙極板、金屬雙極板3大類,。
雙極板種類及優(yōu)缺點(diǎn)
產(chǎn)業(yè)鏈中游:集成
（略）（略）,。電堆是氫燃料電池的主體部分,（略）中占比超過60%。
燃料電池電堆
電堆是氫燃料電池的主體部分,所占成本最多它主要由質(zhì)子交換膜,、電催化劑,、氣體擴(kuò)散層、雙極板,、集流板,、密封圈等零件組成，是決定氫燃料電池技術(shù)發(fā)展的主要方面,。
電堆構(gòu)成示意圖據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù),，2021年我國燃料電池電堆年（略）場規(guī)模約為6.2億元。預(yù)計(jì)（略）年燃料電池電堆（略）場需求的CAGR為87%,。2025/2030年,燃料電池電堆（略）場分別為75/238億元,。
根據(jù)TrendBank數(shù)據(jù)，2021燃料電池（略）場占比率前三分別為:
（略）
為了維持電堆的正常工作,，（略）,、（略）、（略）,、（略）的協(xié)同配合,（略）部件有氫循環(huán)泵,、氫瓶、增濕器,、空氣壓縮機(jī)等,。
氫循環(huán)泵
（略）的核心零部件可以實(shí)現(xiàn)將電堆的尾排端氫氣重新加壓至電堆入端口，實(shí)現(xiàn)氫氣的循環(huán)利用,。同時(shí),，可以將化學(xué)反應(yīng)生成水供應(yīng)到電堆，改善電堆濕潤水平,，提高水管理能力,。
氫氣循環(huán)泵類型及涉足企業(yè)氫瓶
高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫是目前發(fā)展最成熟、各廠商采用最多的儲(chǔ)氫技術(shù),，其關(guān)鍵是儲(chǔ)氫瓶,。對(duì)于儲(chǔ)氣瓶,，全球呈現(xiàn)出從I型儲(chǔ)氫瓶到IV型儲(chǔ)氫瓶的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。儲(chǔ)氫瓶類型及性能,。
空氣壓縮機(jī)
（略）的重要組成部分,通過對(duì)進(jìn)堆的空氣進(jìn)行增壓,，可提高電堆的輸出功率和效率。（略）使用的空壓機(jī)主要包括：
其中離心式空壓機(jī)是主要的發(fā)展方向,。
產(chǎn)業(yè)鏈下游:應(yīng)用
交通運(yùn)輸交通動(dòng)力應(yīng)用是目前氫燃料電池應(yīng)用領(lǐng)域中關(guān)注度最高的,。2021年我國氫燃料電池汽車銷量為1881輛，同比增長25.7%,。從車型結(jié)構(gòu)來看,2021年:氫燃料電池客車銷量達(dá)到1032輛,盡管同比下降23.6%,，但氫燃料電池客車依然是燃料電池汽車最主要的車型,。（略）年燃料電池汽車車型結(jié)構(gòu)分析
同時(shí),，受政策導(dǎo)向作用影響，2021年氫燃料電池汽車車型結(jié)構(gòu)進(jìn)一步豐富,半掛牽引車,、自卸車等中重型氫燃料電池汽車銷量增幅明顯:
半掛牽引車由2020年的17輛增長到2021年的375輛自卸車從0輛增長到340輛2021年氫燃料電池專用車銷量為115輛,，同比小幅下滑，但氫燃料電池專用車車型結(jié)構(gòu)基本保持一致,，仍以保溫,，冷藏及廂式運(yùn)輸車（略）物流場景用車為主。除了氫燃料電池汽車,，船舶,、電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車等也是氫燃料電池在交通運(yùn)輸方面需要考量的環(huán)節(jié),，尤其船舶領(lǐng)域,。英國造船和（略）場分析機(jī)構(gòu)ClarksonResearch預(yù)測，2030年LNG將位居船舶替代能源的首位,，而到2050年,，氫燃料船舶將成為占比最大的替代能源船舶，占比達(dá)到40%,。替代燃料船舶占比預(yù)測
分布式發(fā)電
氫燃料電池分布式能源發(fā)電站適用于儲(chǔ)能容量大,、供電時(shí)間長的新能源儲(chǔ)能、電網(wǎng)側(cè)調(diào)峰等領(lǐng)域,，且適用于熱電聯(lián)供的場合,。當(dāng)前國際上大型固定式氫燃料電池發(fā)電站主要分布在北美、韓國和日本,。在這里就不得不提一下以“氫能社會(huì)”為國家愿景的日本了,。（略）(ENE-FARM)是日本氫能利用的重要領(lǐng)域之一,原理見下圖
截至到2021年年中，日本的ENE-FARM系統(tǒng)累計(jì)銷售超過40萬套,，僅松下一家就超過了20萬套,。移動(dòng)式電源
目前小于5kW功率等級(jí)的氫燃料電池主要作為筆記本電腦,、手機(jī)、收音機(jī)及其他需要電源的移動(dòng)設(shè)備的移動(dòng)備用電源,，應(yīng)急供電及便攜式電源等,，以堿性氫燃料電池、質(zhì)子交換膜氫燃料電池為主,。航空航天氫燃料電池最早是應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域,，20世紀(jì)60年代初期，燃料電池首次應(yīng)用于宇宙飛船的空間電源,。氫燃料電池的轉(zhuǎn)化效率高達(dá)55%,，比氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)高出20%。目前,，國際航空巨頭波音,、空客都在積極研發(fā)未來氫動(dòng)力客機(jī)。而隨著氫燃料電池技術(shù)的不斷發(fā)展,，我們也同步迎來了工業(yè)無人機(jī)2.0時(shí)代,也就是理電無人機(jī)向氫能無人機(jī)轉(zhuǎn)變的時(shí)代,。目前，工業(yè)無（略）場正在快速增長,，（略）弗若斯特沙利文的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,，預(yù)計(jì)2024年,我國工業(yè)級(jí)無人（略）場規(guī)模可以1500億元,復(fù)合增長率近100%,。