沿着大功率、长寿命方向发展,氢燃料电池电堆产业正在快速升级 | 未来能源创投风向标

2022-11-22 17:44:42来源:36氪

作者 | 韩哲熙;编辑 | 张麟

燃料电池电堆是燃料电池系统中的核心构件,由膜电极、双极板、集流板、绝缘板、端板和紧固件等组成,起到为燃料电池发动机提供动力的作用,其成本约占燃料电池系统成本的65%左右。一般而言,理想的燃料电池电堆需要具备高功率密度、长使用寿命、良好的低温启动能力和低成本等特性。GGII统计显示,目前国内企业研发生产的电堆功率主要集中在50kW到150kW区间。


(资料图片仅供参考)

按照双极板类型不同,燃料电池电堆可分为石墨板电堆和金属板电堆两种。石墨板电堆的优势在于耐腐蚀,寿命长,金属板电堆的主要优点在于功率密度高,因此,目前市面上的大功率电堆以金属板电堆为主,主要应用于乘用车,中小功率电堆以石墨板电堆为主,主要面向于商用车。

就出货情况来看,根据GGII最新数据,2022H1中国氢燃料电池电堆市场规模约为5.4亿元,同比上年同期增长15%,排名前十的企业中石墨(复合)板电堆企业与金属板电堆企业数量相同均为5家,相比2021年六/四开的比例,金属板电堆企业的出货量正在快速增长。

此外,作为电堆中的关键零部件,膜电极、双极板等技术壁垒较高,早期主要依赖进口,成本高昂,近年来国内的电堆企业或通过推进电堆关键零部件研发生产自主化,或通过资本整合进行氢能全产业链布局来降低电堆成本,提升市场竞争力。

接下来,本文将根据公开资料,从出货类型、产品性能、现有产能等方面对国内主要的氢燃料电池电堆供货商进行梳理和简要分析。

2021国产电堆出货TOP10企业 来源:高工氢电网

国鸿氢能

广东国鸿氢能科技有限公司成立于2015年6月,是国内领先的氢燃料电池电堆生产商,其车用电堆产品自2017年开始连续5年国内市占第一。产品包括柔性石墨双极板、石墨(复合)板电堆、燃料电池系统、燃料电池空气过滤器等。由其研发的最新一代电堆产品鸿芯GIII单堆输出功率超过200kW,比功率密度超过4.5kW/L,可在零下35℃低温启动,使用寿命超30000小时,可满足乘用车和重卡、自卸车等商用车的使用需求。此外国鸿氢能推出的电堆产品还包括2.4kW-4.8kW风冷电堆产品鸿枫G、6-84kW液冷电堆产品鸿芯GI。公司电堆产品目前覆盖全国20省40地市,实现近5000辆商用车用氢燃料电池系统的交付使用,覆盖客车、货运车、轨道交通、船舶、备用电源等领域。

目前国鸿氢能已实现电堆年产能100万kW,累计生产柔性石墨板电堆超过250MW。最新资料显示,国鸿氢能正在考虑明年香港IPO上市,如果顺利,国鸿氢能将成为香港第一家氢燃料电池技术上市公司,但公司对此消息暂未作出回应。

氢晨科技

上海氢晨新能源科技有限公司成立于2017年,主营大功率燃料电池电堆、PEM电解槽和膜电极等基础零部件等的研发生产、销售,现已累计完成3轮融资。核心技术依托于上海交通大学与临港集团科技成果转化,掌握大功率电堆核心材料与核心部件的研发与制造技术,形成了近200项专利的完整知识产权体系。其燃料电池电堆产品采取金属板路线,现已开发出80kW、100kW、120kW、150kW、230kW五款车用燃料电池电堆,应用于商用车、公交车、BRT和重卡等场景,客户包括东风、长城、中车、北汽、万象等,另有单堆300kW产品即将发布。此外,氢晨科技还开发有适用于叉车、船舶、发电等特殊场景的燃料电池电堆。

氢晨科技在上海临港拥有10000台套/年的全自动氢燃料电池电堆产线,2021年氢燃料电池电堆出货量排名国内第二。

2022年5月,氢晨科技全资收购催化剂和膜电极企业擎动科技,实现了电堆中核心部件膜电极的国产化替代。

神力科技

上海神力科技有限公司成立于1998年,主营燃料电池电堆及其测试设备的研发生产和销售,在燃料电池电堆方面拥有178项自主知识产权,现已累计完成5轮融资。由神力科技研发的燃料电池电堆类型为石墨板电堆,额定功率覆盖10kW-150kW,运用于大巴,卡车,乘用车、固定式电站、船舶等领域,其中SFC-BP9系列可实现-35℃无辅热低温冷启动,堆芯功率密度达4kW/L,设计寿命超过15000小时。合作伙伴有上汽、上海大众、郑州宇通、北汽福田、中通客车、中国中车、上海申龙、苏州金龙、奇瑞、长城等主机厂。

自2018年批量化交付以来,神力科技电堆累计出货量超过100MW,年产能约200MW,2021年氢燃料电池电堆出货量70MW,排名国内第三。

2022年9月,神力科技与三一氢能科技签署战略合作协议,双方将共同推进氢能和燃料电池商业化,并计划在未来三年内,共同推广不低于500台燃料电池系统的应用。

爱德曼

爱德曼氢能源装备有限公司成立于2016年,是一家氢能源燃料电池系统供应商,产品包括金属双极板、膜电极、金属板电堆等。具备核心装备、核心零部件(双极板、膜电极)及系统自研自产的能力,开发量产了30kW-233kW电堆系列产品,完成共8次产品迭代,其中最新一代233kW单电堆燃料电池体积功率密度5.18kW/L,已通过国家机动车检测中心强检,将应用于大载重重型卡车。

截止2021年底,氢燃料电池电堆累计出货量970台套,电堆总功率超过100MW,累计装车770辆。2021年氢燃料电池电堆出货量排名国内第四。

2022年2月宣布完成超4亿元B轮系列融资,元禾重元和华控基金领投。

清能股份

江苏清能新能源技术股份有限公司成立于2003年,是一家大功率燃料电池电堆和系统供应商。主要研发及生产基地在中国,并在新加坡、美国、澳大利亚等地设有多家子公司。采用“钛板+石墨板”复合电堆,重点发展以商用车为主的燃料电池电堆及系统,出货产品以大功率为主,国外市场出货量占总电堆出货量30%。由清能股份研发的第三代复合板水冷电堆,单堆额定功率达250kW,体积功率密度4.7kW/L,低温自启 <-30℃。此外,清能股份基于固定式发电、分布式发电、无人机等领域也开发有不同的电堆产品。

截至目前,清能股份车用电堆已配套近800台车用系统,累计出货量超80MW,2021年氢燃料电池电堆出货超42MW,排名国内第五。

氢璞创能

北京氢璞创能科技有限公司成立于2010年,是一家燃料电池研发商,致力于水冷燃料电池和甲醇制氢技术的研发和产业化,拥有近60项燃料电池电堆及生产线发明专利,成立至今累计完成两轮融资。开发有基于碳复合板技术的墨系列电堆产品和基于金属板的鈊系列电堆产品,墨系列电堆产品已开发完成5轮迭代,主要面向商用车,额定功率18kW到50kW,功率密度超过2.0kW/L,支持-30℃冷启动。鈊系列电堆产品完成3轮迭代,额定功率超过100kW,功率密度超过4kW/L,适用于乘用车。

氢璞创能在全国共有3条生产线,燃料电池电堆单班产能可达100MW,双班产能可达200MW。2021年氢燃料电池电堆出货超900套,排名国内第六。

目前,氢璞创能正在立项研制一款针对氢储能发电需求的超大功率电堆,单堆功率1MW,峰值功率1.3MW,设计寿命40000小时以上。

潍柴动力

潍柴动力股份有限公司成立于2002年,是我国柴油发动机的龙头企业,公司自2016年开始通过一系列收购、参股、合作完成了对氢燃料电池的全产业链布局。潍柴动力生产的电堆类型为模压柔性石墨板电堆其最新一代的燃料电池堆功率密度达到4.0kW/L,寿命超过30000小时,可实现零下30℃无辅热低温启动。目前公司氢燃料电池产品已批量投放市场,主要应用于卡车、客车、发电及叉车等市场。

目前公司已建成两万套级产能的燃料电池发动机及电堆生产线,2021年氢燃料电池电堆出货量排名国内第七。

国电投氢能

国家电投集团氢能科技发展有限公司成立于2017年5月,是首家以氢能为主业的央企二级科技型企业,旗下拥有7家氢能产线子公司,分别在华东、华中、华南等地建设氢能产业基地,主要从事氢燃料电池关键技术研发和产品制造、氢能动力系统开发、制储氢关键技术研发等。已实现催化剂、膜电极、扩散层、金属双极板、电堆组装等关键技术、材料和部件的自主化,由其研发生产的氢腾FCS80电堆额定功率115kW,可实现零下30℃低温启动,并被搭载于2022年的北京冬奥会氢能交通示范车辆中。

2020年国内国电投氢能电堆中试线建成,2021年氢燃料电池电堆出货量排名国内第八,目标是在2025年将电堆产能提升至3万套/年。

2022年10月,国电投氢能公司拟募集资金不低于16.25亿元用于燃料电池和PEM制氢设备关键部件研发、生产线扩建、基地建设、原材料采购和补充流动资金等方面。

东方氢能

东方电气(成都)氢燃料电池科技有限公司成立于2018年,是能源装备制造国企东方电气旗下的燃料电池供应及服务商,产品包括膜电极、电堆、燃料电池发动机、供氢系统、燃料电池车辆动力总成解决方案等。电堆方面,东方电气生产的电堆类型为机加工石墨板电堆,同时公司瞄准长寿命技术,由东方电气研发的长寿命电堆功率密度超过2.5kW/L,实测寿命超过10000h,应用于交通(车辆、船舶、无人机)、航天、分布式发电和备用电源等领域。

目前东方氢能已形成氢燃料电池产能1000套/年,2021年氢燃料电池电堆出货量排名国内第九。

航天氢能

航天氢能(上海)科技有限公司成立于2020年,由上海空间电源研究所联合上海中振、重塑能源共同发起成立,定位为氢电能源综合解决方案提供商,掌握自主知识产权燃料电池电堆及金属双极板、膜电极组件等关键技术,核心产品为金属双极板电堆,产品涵盖65kW到150kW,空冷金属板电堆涵盖1.2kW到30kW。

现已建成年产能100MW的燃料电池自动化生产线,2021年氢燃料电池电堆出货量排名国内第十。

新源动力

新源动力股份有限公司成立于2001年4月,大连物化所参股并提供技术支持,主要从事氢燃料电池膜电极、电堆模块、系统及相关测试设备的设计开发、生产制造和技术服务。其电堆系列已完成4次产品迭代,由新源动力研发的M7平台电堆产品功率范围覆盖80kW到300kW,基于该平台电堆可开发60kW到245kW级系统。燃料电池电堆 HYMOD ® -200M7额定功率200kW,体积比功率密度6.0kW/L,可实现-40 ℃无辅助加热快速冷启动,设计寿命超过20000小时。合作伙伴包括上汽、一汽、东风、广汽、长安。

新源动力现有年产能1000台套,截至2022年6月,搭载有新源动力产品的燃料电池汽车装车超过1100辆,累计运行里程超过2000万公里。

天能氢能源

浙江天能氢能源科技有限公司成立于2021年,是天能股份有限公司为推进氢能产业发展而专门设立的子公司,现已经推出30kW、40kW、60kW、80kW石墨板电堆及百千瓦级(100kW到150kW)大功率金属板电堆。150kW燃料电池模块(TN-STK-M1-150)顺利通过国家机动车产品质量检验检测中心强检。应用方面,天能氢能源T60-C燃料电池电堆产品已成功适配南京金龙燃料电池低入口城市客车,并入选工信部第345批公告;所配套的吉利商用车“远程牌”燃料电池城市客车也已上榜工信部第350批公告;配套的8台公交大巴将在浙江长兴龙之梦专线进行示范运营。

2022年10月,天能氢能源与格润时代签订战略合作协议,共同推进氢能源工程机械的开发与推广。

雄韬氢瑞

雄韬氢瑞是深圳市雄韬电源科技股份有限公司全资子公司,成立于2017年,负责氢燃料电池电堆与系统的研发生产,具备国产化氢燃料电池完整产业链。雄韬氢瑞生产的电堆产品主要有石墨板电堆、金属板电堆两类,其中大功率第一代石墨板电堆单堆额定功率42kW到84kW,功率密度3.5kW/L,寿命突破1.5万小时,999元/kW限额发售。今年5月,雄韬氢瑞还发布了针对乘用车需求研发的第一代金属板电堆W1.0,功率密度达到5.4kW/L,寿命突破1万小时。此外,公司还在碳纸电堆这一新型电堆类型上拥有技术储备,其体积功率密度可达5kW/L,寿命可达20000h,但目前还处于初级研发阶段。

雄韬氢瑞现有电堆年产能5000套,预计到2025年实现新增电堆产线5条。

捷氢科技

上海捷氢科技股份有限公司成立于2018年6月,是上汽集团旗下的氢燃料电池研发生产商,具备膜电极的自主研发生产能力,现已完成多款燃料电池电堆和燃料电池系统的产品开发,功率涵盖6kW到260kW。其燃料电池电堆产品捷氢启源M4H,电堆额定功率为163kW,额定功率密度为4.2kW/L。客户包括海格客车、荣威、陕汽集团、上汽大通、东风华神、申龙客车、吉利汽车、江汽集团等。2021年3月,捷氢科技旗下总投资5亿元的燃料电池项目启动,建成后可实现12000台套燃料电池电堆和系统的产能

2022年7月,捷氢科技发布招股书,拟科创板上市,募集资金10.6亿元用于燃料电池生产建设、燃料电池新产品产线建设、研发中心升级建设项目以及补充流动资金项目。

新研氢能

北京新研创能科技有限公司成立于2017年,是一家氢燃料电池开发商,在北京、大连、大同三地设有子公司,产品包括金属双极板、2kW-220kW电堆模块、36kW-160kW车用燃料电池系统及500W-300kW测试台等。2021年以来,新研氢能完成85kW和115kW金属板电堆的开发,利用90kW双堆结构开发出180kW级燃料电池模块;单电池均一性良好,电堆功率密度4.4kW/L。大同新研产业基地现已形成年产1000套百千瓦级金属板电堆的产能。

2022年7月,公司完成超亿元A轮融资,由亦庄国投领投。

明天氢能

安徽明天氢能科技股份有限公司成立于2017年,是一家燃料电池生产商,产品包括金属板电堆及其核心零部件(双极板、膜电极)和燃料电池动力系统等。核心技术来源于中科院大连化物所和同济大学。由明天氢能科开发的金属板电堆功率范围覆盖20-100kW,氢气利用率大于90%,可以根据用户需求进行不同型号车用电堆及发电用燃料电池模块的开发、研制。现已建成年产能一万台套燃料电池电堆和系统的工厂。

2022年9月,明天氢能完成超亿元B轮战略投资,融资资金将用于新一代大功率燃料电池电堆、系统及核心部件的研发、制造及装备技术提升、补充经营流动资金等方面。

骥翀氢能

上海骥翀氢能科技有限公司成立于2018年,是一家车用氢燃料电池电堆解决方案供应商,业务涵盖电池电堆定制开发、销售及技术服务等,成立至今累计完成3轮融资。由骥翀氢能自主研发的金属双极板电堆MH170额定功率达160kW,裸堆体积比功率密度达4.7kW/L,可在无辅助热源条件下-39℃启动,已应用于垃圾清运车和31吨水泥搅拌车等重卡车型。第二代产品MH290单堆额定输出功率将超过250kW,将于年内完成样机开发。现已在江苏张家港建成年产能200Mw金属双极板及电堆生产线。

2022年5月,骥翀氢能投资1.5亿在河南新乡建设氢燃料电池量产基地,开展70kW到160kW氢燃料电池及相关部件的研发与生产,目标实现年产燃料电池3000台。

高成绿能

浙江高成绿能科技有限公司成立于2006年,主要从事氢燃料电池及系统产品和制氢设备的研发、生产及销售,拥有从催化剂、膜电极、电堆到燃料电池系统全产业链核心技术和自主知识产权,电堆出货类型为石墨板电堆。由高成绿能开发的风冷燃料电池堆功率覆盖25W到24kW,已用于无人机、备用电源、观光车等领域,并实现了产品出口;液冷燃料电池堆功率覆盖10kW到200 kW,采用阴极自增湿技术和宽压力操作设计,主要应用于大中型车载动力、固定电站、移动发电站等领域。

2022年高成绿能发布最新一代石墨板液冷燃料电池,单堆功率最大可至 240kW,使用寿命最长达 40000 小时,比功率密度达 4.5kW/L,将运用于重卡配套系统和氢储能电站发电系统。

锋源氢能

浙江锋源氢能科技有限公司成立于2015年,是一家氢燃料电池以及核心零部件生产制造商,目前已完成四轮融资。公司获得清华大学氢燃料电池实验室多项核心专利的转移和授权,并承担其产业化任务。锋源氢能生产的电堆产品主要有石墨板电堆、金属板电堆两个系列,FY06系列氢燃料电池石墨板单堆功率可达80-135kW,金属板单堆功率为100-200kW。锋源氢能现已建成投资近亿元的燃料电池电堆生产基地,设计年产能为2000套。

南科燃料

深圳市南科燃料电池有限公司成立于2016年6月,由加拿大国家科学院王海江院士团队、南方科技大学、深圳市政府、正道产业投资集团合资设立。产品包括燃料电池电堆、膜电极、双极板等,由南科燃料开发并产业化的MP03型石墨电堆单堆额定功率达到130 kW,功率密度3.7kW/L以上。

通过梳理可以看到在性能指标上,国内燃料电池电堆企业整体正在沿着大功率和长寿命的方向快速发展,氢晨科技、爱德曼和国鸿氢能在今年还发布了单堆功率超过了200kW的产品,相比于2019年左右100kW的标准线,氢燃料电池电堆产业整体正在快速升级。

此外,随着技术迭代速度的提升和新入局者增加,氢燃料电池电堆市场集中度也有所下降,但幅度不大,top5的市场地位仍比较稳固。GGII数据显示2022H1电堆市场CR5为60.8%,较上年同期下降3.5%,CR10为87.9%,较上年同期下降4.2%。

2022年11月29日,未来能源创投新风向大会将会正式举办,欢迎大家扫描下方二维码进行报名参会。同时可以进群提前了解更多大会相关信息。

大会信息

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标签: 快速升级 氢燃料电池

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