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FCV示范申报,八大核心零部件谁胜出——膜电极篇

时间:  2021-01-21 13:59   来源:  氢智会原创    作者:  邬佳益

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膜电极是燃料电池电堆的心脏,很大程度上决定电堆的性能水平。其中又包括了质子交换膜、催化剂和气体扩散层三大关键基础材料,结构设计和制备工艺非常复杂,是燃料电池中技术门槛最高的一环。之前很多投资机构选择电堆企业标的的一个重要依据就是能不能自产膜电极,这从某种角度也说明了膜电极的重要性。

FCV示范申报,八大核心零部件谁胜出——膜电极篇

进口和国产化。由于高技术壁垒,国内商业化的膜电极仍高度依赖进口。目前为止,累计装车使用的电堆中超过70%的膜电极采用进口。一方面是产业初期,产业链集中攻关的重点在系统及电堆,对于膜电极关注较少,产业链存在缺失,电堆企业要不就是自产膜电极,要不就是采购较为成熟的进口膜电极,显然后者的性能优势较为明显,占据了大部分市场。另一方面国内膜电极技术水平参差不齐,存在批次一致性较差等问题,需要时间去改善。从2019年开始,国产膜电极市占率逐渐上升,特别是独立膜电极公司开始发力,武汉理工氢电、苏州擎动、鸿基创能、唐峰能源等优秀专业膜电极经历了从小批量应用到规模化出货,其功率密度均超过1W/cm2,测试使用寿命可达到1~2万小时,产品良率大幅上升。在政策引导下,国产化替代的步伐将会加快,预计下2021年膜电极国产化率很可能超过50%。

产能和需求。国内的膜电极企业可分为自产自用型和独立的膜电极公司,前者随着自身电堆的出货需要逐渐的释放产能,多采用脉冲喷涂或超声喷涂等工艺,少数采用卷对卷设备。而第三方膜电极公司的产能设计一般比较超前,仅鸿基创能一家就占了超过50%的产能,卷对卷设备是多数的选择,考虑未来大规模需求而设计,一旦市场需求激增可快速响应,从而扩大市场份额。

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目前国内膜电极粗略估算总产能超过50万平米,新的膜电极产线还在持续增加中。延长桑莱特正在建设年产30万平米的膜电极产线,苏州纳尔森的1万平米产线,广东泰极动力和韵量燃料电池正在快速的扩产膜电极产线,全柴动力计划建设2万平米的膜电极产线,加上未统计进入的包括明天氢能、捷氢科技、未势能源、威孚高科、潍柴动力等等,预计2021年底国内膜电极产能将达到100万平米,如按一个电堆10平计算,则可满足10万电堆需求。同样这里也没包括如庄信万丰在国内建设的年产400万片膜电极产线等外企的产能。产能和需求从来都是矛盾的,在膜电极产能快速扩展的同时也带来了产能利用率非常低的问题,以现有市场需求量,很多自动化产线开工不足,或成摆设。

成本和价格:目前膜电极的成本约占电堆价格的50%,市场价格约在1200-1500元/kW的区间,如果达到千平级的订单,价格可以下探到千元之内。电堆已经开始激烈的价格竞争,会直接传导至膜电极的价格,而膜电极的又受制于上游的原材料价格,夹在中间非常难受。单从原材料本身的价值来测算膜电极价格能低至500元/kW以下,但现实还需要从如质子交换膜、碳纸等原材料国产化后降本,及量级提升带来的成本分摊和规模效率来着手,在现阶段的情况下,一味的比拼价格可能还不是时候。

发展方向:其一是铂载量问题,目前国内膜电极的铂载量水平已经达到0.3g/kW,多数的膜电极企业在攻关低铂化膜电极技术,使用合金催化剂被认为是一个发展方向,如唐锋能源等已经实现大批量出货应用,膜电极工艺在未来会有不断的技术迭代,对膜电极公司的要求会不断提高,产品迭代应用验证周期较长,需要有前瞻性眼光,提前布局。其二是产业分工问题,比如未来产业链整合势在必行,很多电堆公司会自产膜电极或者向上游延伸,独立膜电极公司的市场空间有多大?我们看到其实目前的产业分工合作正在越来越细,电堆公司会考虑自产和采购之间的投资回报关系,如果市场上的膜电极质优价廉,可能电堆公司就没有必要再投入建设膜电极产线,但也可预计到未来独立膜电极公司和电堆公司的绑定关系肯定会逐渐加深。
 

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