这节课是我们氢能篇章的最后一节，我们终于结束了上游的生产环节，来到了应用领域，也就是燃料电池。

当然我们本章节以科普为主，一节课的时间也不可能说遍燃料电池的所有，后续有机会，我们也会出补充课程。

好了，下面欢迎进入本节课，燃料电池。

一、燃料电池

在课的开头，我们先来看下什么是燃料电池？

简单地说，燃料电池主要是个，把燃料（氢气）里的化学能转变为电能的装置。我们这里也找了张装置图，大家可以看看，主要就是把燃料也就是氢气，以及氧气分别送入电池的阳极与阴极，然后通过化学反应产生电流。所以虽然在构造上比较类似于锂电池，但它并不能“储存电能”，反而是个发电机。

燃料电池也有很多的技术路径，往往是根据电解质的名称进行划分。由于目前氢能主要还是应用于重卡、客车等商用车领域，

所以能量密度、转换效率更优的质子交换膜路线成为主流，但如果未来应用场景扩展到储能等领域的话，造价更为便宜的固体氧化物路线也有很大的潜力。

二、质子交换膜

正因为目前的主流还是质子交换膜路线，我们这里也就来拆解下这个路线。首先我们看的是一整张技术路线图，可以看出电堆是整个燃料电池的核心，简单来说，整个燃料电池就是由电堆和其他系统部件组成的，并且电堆的成本占比也很高，大概占到总成本的60%以上。然后电堆里面比较重要的部件，或者说材料有三个，分别是质子交换膜、催化剂、气体扩散层。

我们这里也把电堆具象化地拆分开来，首先要说明的一点，电堆是个重复单元，也就是一个电堆是由多个单体电池以串联的方式组合而成。而在单体电池之间会嵌有密封件，然后再前后压实，用螺杆拴紧形成电堆。

看完了电堆，我们来看下核心的单体电池的构成，在双极板中间的部分被统称为膜电极，这膜电极就是燃料电池发生电化学反应的场所，而它的组成部分也就是我们前面提到的三大核心材料，质子交换膜、催化剂，以及气体扩散层，这三个也是整个电堆最为核心的部分，目前主要还是进口为主，国产膜电极在工艺上还是有些差距。

在膜电极之外便是双极板，它主要的作用是支撑整个机械结构，以及分配气体、排水、导热、导电等等。我们也看到这图里双极板有两种材料，分别是石墨，以及金属，这也代表了双极板的两条路线。石墨耐腐蚀强往往用于商用车领域，金属板体积小、易于规模化生产，更多地被用在乘用车领域。

说完了整个燃料电池的构成，我们来看下相关的企业。首先看一个全景图，这图是由东吴证券归纳的，看不清的可以看下原始研报，这图就比较的全面，从集成到电堆再到膜电极等等都有相应的总结，很建议大家细看下。

因为公司也比较多，我们这里主要就讲下膜电极里的三个核心部件。首先就是质子交换膜，它的关键材料就是全氟磺酸树脂，看这名字就知道了，是典型的氟化工。

说到氟化工，不得不提的就是东岳集团，公司目前也突破了全氟质子交换膜，质子交换膜的一期项目已实现了量产，而国产化后质子交换膜的价格，大概要比进口商品低了40%。

然后便是催化剂，因为质子交换膜的催化剂用到了贵金属，也就是铂金，所以每平方厘米的铂金搭载量就决定了整个燃料电池的价格。

目前来看国产的催化剂每平方米里面需要用到0.4毫克（0.4mg/cm2）的铂金，相比于海外的0.125毫克（0.125mg/cm2）还有着2/3的降本空间，要知道催化剂的成本占到电堆的40%，电堆的成本占到整个燃料电池的60%以上，换言之，催化剂的成本占到整个电池成本的24%左右，这还是个不小的差距，所以我们可以看到国内几家厂商都只是小批量地在生产。

和催化剂相似的是扩散层，由于核心材料碳纸常年被日本的东丽，以及德国的SGL所垄断，所以国内厂商目前也只是小批量生产阶段。

三、总结

最后我们来给本节课做下小结。从应用领域来看，整个氢能最大的场景是商用车，实际上乘用车这个逻辑也有点缺憾，如果在地下车库里自燃，那场景可比现在的新能源车要劲爆得多了，所以点到点的商用车，或许是更好的场景。

也正是因为现在应用场景的限制，主流的燃料电池都采用的是质子交换膜的技术路线。

如果未来储能发展起来，固体氧化物路线也会有很大的发展。所以我们本节课主要介绍的就是最主流的质子交换膜路线。

从构成上来看，质子交换膜主要的部分就是电堆，而电堆里面最为核心的三个材料分别就是，质子交换膜、催化剂，以及气体扩散层，这三者构成了膜电极，也就是电化学反应发生的场所。在膜电极之外是双极板，主要起到一个结构件的功能。从国产化的角度来看，这三个核心材料里，质子交换膜的国产化进度最快，其余两个目前都还在小批量生产的阶段。