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氢燃料电池车亟待市场化，质子交换膜产业如何发展？

晰数塔互联网快讯
2022-06-15 17:57

6月5日，30辆氢燃料电池公交车在张家口投入运行，而此前的冬奥会中，已有710辆氢燃料电池车在张家口赛区负责交通保障工作。无疑，氢燃料电池车在逐步进入现代生活。放眼世界，随着碳中和逐渐成为共识，氢燃料电池车市场化进程也在不断加快，据预测，到2025年氢燃料电池市场规模将会有90.25亿美元。

那么，实现市场化，首先要从哪里入手呢？

从一辆氢能源车的成本来看，电池系统占比40%，是氢燃料电池车的核心，而按照电解质分类，氢燃料电池被称为PEMFC（质子交换膜燃料电池），可见其核心是PEM（质子交换膜）。然而，PEM的生产难度大，成本高，严重制约了氢燃料电池生产成本的降低。换句话说，要想实现氢燃料电池车的市场化，关键就在于PEM的规模化生产。

PEM市场集中，中国企业加速打破垄断

目前，全氟磺酸型PEM是用于氢燃料电池的主流。这类膜的质子传导性强，稳定性好，能够有效提高电池效率。然而，出于技术和研发成本需求，世界上仅有少数几个公司能够大规模生产这类产品，市场被海外企业长期垄断。当前，科慕（CC.US）的Nafion™膜和Gore的SELECT™膜在燃料电池用PEM市场的占有率最高，而3M（MMM.US）、索尔维等公司也都是主要供应商。

我国在PEM领域起步较晚，但在政策助推下研发进度快，截至目前，已有部分企业能够批量生产商用燃料电池PEM，初步具备国产化能力。其中，东岳集团（00189.HK）拥有比较完备的全氟磺酸型PEM产业链，是我国最大的PEM生产商。

2020年，东岳集团年产150万平方米的PEM项目正式投产，其中燃料电池用PEM就达到50万平方米，成功实现量产。虽然其研发生产的PEM与国际先进水准有一定差距，但总体而言差距并不算大，十分具有发展潜力，若能进一步缩短差距提高产量，则可有力推动氢燃料电池车在我国的规模化生产。

传统PEM需转型，新方向发展空间大

当下，由于主流的全氟磺酸型PEM生产成本高、单体合成难度大且在温度升高时质子传导性变差，在降本和提升性能的需求下，PEM生产商正向部分氟化PEM、无氟PEM以及复合PEM等新方向进行研究。

目前开发使用的无氟PEM主要以磺化芳香聚合物为材料，这类PEM的稳定性高、价格低廉并且加工难度小，但使用寿命短，无法满足PEMVC需求，若是能够开发出具有这类特征但寿命更长的材料，那么PEM生产成本将会大大下降。

部分氟化PEM领域以巴拉德（BLDP.US）的BAM3G膜为代表，其热稳定性显著提升，价格也相对更低，制备难度依然较高。

复合PEM领域则已经有Gore的SELECT膜，这类膜的尺寸稳定性有较大的改善，且由于全氟树脂用量减少，原材料成本降低。

从长远看，三种新方向都能够有效改善产品性能、降低生产成本，但同样的，也都仍需要有进一步的研究。

出于研发经验的不足，我国在传统PEM的生产上很难具备超过海外垄断企业的技术优势，也难以形成竞争优势。要提高我国PEM产品的市场占有率，应在加快全氟磺酸PEM技术突破的同时也加大对新型PEM的研究投资力度，争取抢先占据市场。此前，万润股份（002643.SZ）已表示正积极推进“无氟高稳定支状多元嵌段式燃料电池质子膜材料”项目，有望开辟中国无氟PEM市场。

下游需求增长，政策助推PEM国产化

自“双碳”目标提出后，我国多个车企都在加快对氢燃料电池车的探索和布局。长城汽车（02333.SZ）战略顾问刘坤表示，2021年至2023年是企业布局氢燃料电池车的战略时机。而下游市场的活跃也推动PEM需求的增长，据中信证券预测，2025年我国燃料电池汽车总数将达到10万辆，车用PEM总用量约180万平方米，市场空间可达18亿人民币。

如此旺盛的市场需求让各PEM头部企业开始瞄准我国市场，近年来已有多个厂商在我国投资建厂，同时积极与我国企业合作，力图凭借技术优势抓住发展机遇。不过，对于我国本土PEM企业来说，尽管面对的竞争者是有丰富研发经验的外国厂商，我国本土企业在政策支持下也仍能发挥本土优势。

今年3月国家发改委发布《氢能产业发展中长期规划（2021-2035 年）》，对氢燃料电池产业做出部署，其中明确指出要为氢能相关产业提供财政金融支持，加快推进PEMVC技术创新。长期来看，在政策的大力支持下，随着PEM技术的突破，本土产品的国内市场占有率将会大幅提高，我国燃料电池用PEM的巨大需求缺口最后也将逐渐转为由本土企业补齐。