氫應用環(huán)節(jié)深度研究報告

2023中國氫能產業(yè) 氫應用環(huán)節(jié)深度研究報告2023 Research Report on China Hydrogen Energy Industry - Application?2023.8Sixsigma

Research「云點道林Sixsigma

Research」為精品投資銀行「云道資本」下屬研究機構以專業(yè)的數據信息、敏銳的市場洞察和創(chuàng)造灼見的研究咨詢服務賦能中國創(chuàng)業(yè)企業(yè)、產業(yè)氫能源

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用氫發(fā)展與挑戰(zhàn)并存，長期目標實現自主可控一、燃料電池的發(fā)展（一）燃料電池在產業(yè)鏈中的定位（二）燃料電池的國內市場空間（三）政策引領發(fā)展二、燃料電池的國產化進程（一）燃料電池的進入壁壘（二）燃料電池的核心組件一、氫能應用預覽一、加氫站行業(yè)概況（一）加氫站的組成和市場規(guī)模（二）產業(yè)鏈圖譜二、儲氫瓶用碳纖維纏繞材料（一）氫瓶市場現狀（二）氫瓶生產工藝（三）氫瓶成本構成及降本路徑三、氫瓶市場競爭格局（一）國內儲氫瓶主流廠家（二）氫瓶用碳纖維市場規(guī)模氫能源

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用氫發(fā)展與挑戰(zhàn)并存，長期目標實現自主可控一、氫內燃機（一）氫內燃機的技術架構（二）國內外開發(fā)史（三）氫內燃機和燃料電池對比（四）氫內燃機的應用領域（五）氫內燃機的商業(yè)化一、燃氣輪機概述（一）原理（二）結構（三）國產化進程（四）國外技術發(fā)展二、燃氫燃氣輪機的優(yōu)點三、氫能電廠的產業(yè)基礎（一）制氫（二）氫儲運（三）目前短板一、灰氫（一）國內氫氣的主要來源二、綠氫（一）綠氫綠電與工業(yè)耦合（二）制約綠氫進入工業(yè)領域的瓶頸（三）綠氫脫碳的主要結論氫能源

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用氫發(fā)展與挑戰(zhàn)并存，長期目標實現自主可控四、氫氣燃燒面臨的挑戰(zhàn)（一）前沿技術（二）氫氣燃燒面臨的挑戰(zhàn)五、針對現有燃氣輪機的改造六、國際上燃氫燃氣輪機的技術進展（一）通用電氣（二）華天航空動力（三）國電投（四）日本氫燃氣輪機項目三、發(fā)電機紐性能比較（一）性能參數（二）余熱特性（三）燃氣進氣壓力四、分布系統(tǒng)的經濟性一、燃氣分布式能源概述二、分布系統(tǒng)的配置建筑領域

4%用氫概述—應用場景廣泛，中長期將為各行業(yè)脫碳提供重要路徑氫能應用預覽—目前工業(yè)和交通為主要應用領域，發(fā)電領域潛力巨大工業(yè)領域

60%《氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035)》指出，“2035年形成氫能產業(yè)體系，構建涵蓋交通、儲能、工業(yè)等領域的多元氫能應用生態(tài)”。氫能源將為各行業(yè)實現脫碳提供重要路徑。目前氫能的成本較高，使用范圍較窄，氫能應用處于起步階段。氫能源主要應用在工業(yè)領域和交通領域中，在建筑、發(fā)電和發(fā)熱等領域仍然處于探索階段。根據中國氫能聯(lián)盟預測，到2060年工業(yè)領域和交通領域氫氣使用量分別占比60%和31%，電力領域和建筑領域占比分別為5%和4%中國2060年氫氣需求結構預測交通領域

31% 電力領域

5%工業(yè)是當前脫碳難度較大的應用部門，化石能源不僅是工業(yè)燃料，還是重要的工業(yè)原料。工業(yè)燃料通過電氣化可實現部分脫碳，但是工業(yè)原料直接電氣化的空間有限。在氫冶金、

合成燃料、工業(yè)燃料等的帶動下，2060年工業(yè)部門氫需求量將到7794萬噸，接近交通領域的兩倍交通領域是目前氫能應用相對比較成熟的領域。從專利申請看，2021年交通領域的氫能技術應用專利申請15639件，占氫能下游技術應用的71%。交通領域的應用包括汽車、航空和海運等，目前氫燃料電池汽車是交通領域的主要應用場景，往后氫內燃機有望在重卡、船舶、航空等領域取得獨特優(yōu)勢純氫氣、氫氣與天然氣的混合可以為燃氣輪機提供動力，從而實現發(fā)電行業(yè)的脫碳。氫能發(fā)電有兩種方式。一種是將氫能用于燃氣輪機，經過吸氣、壓縮、燃燒、排氣過程，帶動電機產生電流輸出，即“氫能發(fā)電機”；一種是利用電解水的逆反應，氫氣與氧氣(或

空氣)發(fā)生電化學反應生成水并釋放出電能，即“燃料電池技術”早期氫氣在建筑中的使用將主要是混合形式。氫氣與天然氣混合，按體積計算的比例可以達到20%，而無需改造現有設備或管道，隨著氫氣成本的下降，北美、歐洲和中國等擁有天然氣基礎設施和有機會獲得低成本氫氣

的地區(qū)，有望逐漸在建筑的供熱、供暖中使用氫氣?2023.8Sixsigma

Research用氫概述—應用場景廣泛，中長期將為各行業(yè)脫碳提供重要路徑氫能應用預覽—加氫站作為服務氫能交通商業(yè)化應用的中樞環(huán)節(jié)，為重要的基礎設施我國高度重視加氫站的建設并積極發(fā)布相關政策規(guī)劃助推加氫站的建設與布局，2014年國家首次發(fā)布針對加氫站的補貼政策，2019年推動加氫設施建設正式寫入政府工作報告，2020年財政部出臺有關開展燃料電池汽車示范應用的政策，將“運營至少2座加氫站且單站日加氫能力不低于500公斤”作為示范城市群申報的基礎條件。截至2022年末我國已建成加氫站共310座，居全球第一，并呈現出區(qū)域集中性的特點91631611182183100501001502002503003504002016201720182019202020212022中國已建成加氫站數量（座）目前設備制造的發(fā)展方向主要是加速壓縮機的國產化進程，材料端則重點關注III

&

IV型儲氫瓶的生產技術及碳纖維制備工藝具備長期發(fā)展?jié)摿Φ膬淦繛镮II型和IV型，適合應用與氫燃料車等移動場景；IV

型瓶瓶壁厚度略薄于III型瓶，儲氣壓力則與其一致，主要包括35MPa和70MPa兩種規(guī)格型號氫瓶成本構成中碳纖維復合材料占比超

60%，國內儲氫瓶所用原材料主要為T700

以上小絲束碳纖維；25年我國氫燃料車保有量將達到11.2萬輛，

對應22-25

年碳纖維用量將超過

5萬噸加氫站是指將不同來源的氫氣通過壓縮機增壓儲存在站內的高壓罐中，再通過加氣機為氫燃料電池汽車加注氫氣，主要由儲氫系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)和加注系統(tǒng)組成?2023.8Sixsigma

Research燃料電池—位于氫能產業(yè)鏈中游，是現階段氫能利用的主流技術之一雙碳戰(zhàn)略催生燃料電池行業(yè)的持續(xù)性機會，2023-2025年進入產業(yè)規(guī)模化發(fā)展時期制氫儲氫輸氫加氫熱電聯(lián)供摻氫天然氣燃燒加氫處理加氫裂化海運氨共燃發(fā)電燃氣輪機發(fā)電大規(guī)模長周期儲能航空備用和離網電源工業(yè)車輛軌道交通油砂提純DRI甲醇合成氨建筑領域交通運輸領域道路交通發(fā)電領域工業(yè)領域煉油行業(yè)化工行業(yè)鋼鐵行業(yè)氫燃料電池通過電化學反應將燃料和氧氣的化學能轉化為電能，氫燃料電池能量轉化效率高（通常在40%-60%范圍內），熱電聯(lián)供應用情景下可達80%。同時反應產物僅為水，根本上消除了溫室氣體的排放。技術的成熟帶動以燃料電池為核心的氫燃料電池汽車、叉車、船舶、軌道交通，熱電聯(lián)供、分布式發(fā)電、輔助電源的應用燃料電池發(fā)電系統(tǒng)電堆輔助系統(tǒng)電堆?2023.8Sixsigma

Research燃料電池—位于氫能產業(yè)鏈中游，是現階段氫能利用的主流技術之一雙碳戰(zhàn)略催生燃料電池行業(yè)的持續(xù)性機會，2023-2025年進入產業(yè)規(guī)?；l(fā)展時期應用領域AFC堿性電解液90-100鎳/銀啟動快、工作溫度低需要純氧作為催化劑MCFC熔融碳酸鹽600-700鎳空氣可作為氧化劑，能量效率較高運行溫度較高PAFC磷酸150-200鉑金對二氧化碳不敏感對CO敏感，啟動較慢SOFC固體氧化物650-1000LaMnO3/LaCoO3空氣可作為氧化劑，能量效率較高運行溫度較高航空航天、軍事領域大型分布式發(fā)電分布式發(fā)電PEMFC質子交換膜50-100鉑金空氣可作為氧化劑，啟動快，工作溫度較低對CO敏感，需要加濕反應物大型分布式發(fā)電，便攜式電源汽車、便攜式電源根據根據電解質和燃料不同，氫燃料電池可分為AFC、MCFC、PAFC、SOFC、PEMFC等燃料電池類型 電解液

運行溫度（°C）

催化劑 主要優(yōu)勢 主要劣勢應用場景集中在交通運輸領域根據國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合引發(fā)的《氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035

年)》的發(fā)展目標到2025年基本掌握核心技術和制造工藝，燃料電池車輛保有量約5萬輛，部署建設一批加氫站，可再生能源制氫量達到10-20萬噸/年，實現二氧化碳減排100-200萬噸/年我國乘、商用車電氣化處于不同的發(fā)展階段，5%的商用車碳排放占比超過50%，燃料電池可以補足純電動商用車使用痛點，是解決長途、中重載車輛電動化進程卡滯的更優(yōu)解燃料電池已經初步撬動新能源中重卡市場，2022年新能源重卡中燃料電池車輛占比9.8%，為適應中重卡動力系統(tǒng)的匹配需求燃料電池系統(tǒng)裝機呈現大功率的發(fā)展趨勢遠距離、極端環(huán)境下適合替代柴油車，中重卡領域呈現裝機大功率化普通換電換電式純電燃料電池插電式2022年全年銷量10227124312465282021年全年銷量63233327779192022年同比增長（%）61.7%273.6%216.4%47.4%—

2022年新能源重卡銷量及同比增速

—國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》?2023.8Sixsigma

Research燃料電池—位于氫能產業(yè)鏈中游，是現階段氫能利用的主流技術之一國家政策持續(xù)引領，地方政策跟進，燃料電池的發(fā)展動能充分釋放推廣主體FCV（輛）HRS（座）京津冀530049上海500057廣東10000200河北771050河南429576山東“氫進萬家”10000100成渝“氫能走廊”2000按需匹配2021年保有量8941194總計532467260.720.89012020202120222023202420252023年以來國家層面陸續(xù)發(fā)布了多項與氫能相關的政策文件，用來引導、鼓勵和支持各地的氫能產業(yè)發(fā)展；其中國家層面相關部門共計發(fā)布了11個文件（國家能源局、商務部、國家標準管理委員會、工信部、發(fā)改委等）京津冀、上海、廣東和河南、河北“3+2”城市群燃料電池汽車示范推廣，以及山東省“氫進萬家”科技示范，2021年11月四川省和重慶市啟動成渝氫能走廊，到

2025年五大城市群、山東省、成渝地區(qū)推廣數量疊加

2021

年底保有量，燃料電池車及加氫站數量至少為53246輛、726

座，有望超額完成“十四五”任務《氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035

年)》，25年燃料電池汽車保有量單位：萬輛65543.2532.1121.37?2023.8Sixsigma

Research燃料電池—以電堆為核心的部件國產化進程推進，企業(yè)加速入局燃料電池汽車產業(yè)鏈長、參與方眾多，燃料電池系統(tǒng)位于產業(yè)鏈的中游燃料電池系統(tǒng)位于產業(yè)鏈的中游，行業(yè)上游燃料電池發(fā)動機主要包括電堆及其核心部件、輔助系統(tǒng)等，上游參與者主要為核心材料及關鍵部件生產商，電堆作為燃料電池系統(tǒng)的核心組成部分，對燃料電池發(fā)動機的關鍵性能和成本具有較大的影響電堆為燃料電池系統(tǒng)核心部件燃料電池系統(tǒng)主要包括電堆、氫氣供給系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)、水熱管理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。電堆是燃料電池系統(tǒng)的核心部件，由雙極板與膜電極交替疊合后以單電池串聯(lián)方式層疊組合，各單體之間嵌入密封件，

經前、后端板壓緊后用螺桿拴牢，構成的復合組件，其研發(fā)和生產具備較高的技術壁壘雙極板和膜電極(MEA)是單電池核心組件，主要由催化劑、質子交換膜、氣體擴散層組成-

燃料電池電堆組成及結構

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燃料電池電堆產業(yè)鏈

-鉑碳粉瑩石硫酸碳纖維聚四氟乙烯導電炭黑塑料鋁不銹鋼鈦鎳金石墨樹脂增強纖維硅酮材料三元乙丙橡膠聚合物密封膠上游中游下游Pt/C催化劑全氟磺酸樹脂全氟磺酸膜無氟質子膜復合膜支撐層防水劑質子交換膜氣體擴散層金屬板石墨板碳/樹脂聚合物復合板膜電極（MEA）端板、集流板、封裝等結構件雙極板密封膠燃料電池電堆?2023.8Sixsigma

Research燃料電池—以電堆為核心的部件國產化進程推進，企業(yè)加速入局100kW級別燃料電池系統(tǒng)實現裝機應用，零部件級別100%國產化核心組件 細分領域 國內平均水平 國內領先水平催化劑進口，國產化驗證完全自主MEAPEM進口，國產化驗證制膜自主氣體擴散層進口GDL自主MEA制備完全自主完全自主流道設計完全自主完全自主雙極板成型工藝完全自主完全自主防腐涂層完全自主完全自主金屬材料完全自主國產電堆設計完全自主完全自主電堆組裝電堆密封完全自主完全自主快速活化設備國產國產空壓機國產國產輔助系統(tǒng)氫循環(huán)泵國產國產系統(tǒng)封裝完全自主完全自主系統(tǒng)控制完全自主完全自主企業(yè)億華通 捷氫科技上海重塑國鴻氫能 新源動力額定功率120KW 130KW130KW110KW 115KW冷啟動能力-30°C -30°C-30°C/ -30°C質量功率密度700kW/kg 613kW/kg702KW/kg/ /壽命/ 15000h30000h20000h /雙極板路線石墨板 金屬板石墨板石墨板 金屬板企業(yè)國鴻氫能捷氫科技上燃動力億華通濰柴動力額定功率240KW256KW200KW240KW200KW峰值功率270KW256KW-260KW-冷啟動能力-30°C-30°C-30°C-30°C-30°C功率密度906kW/kg-760kW/kg820kW/kg-耐久性能--15000h-30000h系統(tǒng)效率-60%---燃料電池系統(tǒng)的國產化進程自19年以來步入快車道，現階段我國在MEA制備、雙極板、電堆組裝、輔助系統(tǒng)等領域已實現了100%自主化，是近兩年燃料電池系統(tǒng)降本的關鍵推動力；目前100kW級別燃料電池系統(tǒng)實現裝機應用，200kW級別產品公告指標與國際水平接軌，2023年開始我國將逐步啟動從催化劑、PEM

到氣體擴散層的國產化滲透，打破

MEA

核心材料高度進口依賴導致的電堆高成本現狀-

國產100KW及以上級別燃料電池系統(tǒng)參數

--

國產200KW及以上級別燃料電池系統(tǒng)參數

-?2023.8Sixsigma

Research燃料電池—以電堆為核心的部件國產化進程推進，企業(yè)加速入局膜電極作為燃料電池發(fā)電的關鍵核心部件，是近兩年系統(tǒng)降本的關鍵推動力膜電極是燃料電池的關鍵核心部件;由質子交換膜(PEM)、膜兩側的催化層(CL)和氣體擴散層(GDL)組成，燃料電池的電化學反應發(fā)生在膜電極中MEA的結構設計和制備工藝技術是燃料電池研究的關鍵技術，它決定了燃料電池的工作性能。高性能的膜電極需要具備以下特征能夠最大限度減小氣體的傳輸阻力，即最大限度發(fā)揮單位面積和單位質量的催化劑的反應活性形成良好的離子通道，降低離子傳輸的阻力形成良好的電子通道氣體擴散電極應該保證良好

的機械強度及導熱性膜具有高的質子傳導性，有很好的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性及抗水解性2020年我國膜電極出貨量已由

2018

年的

0.76

萬平方米上升至

3.68

萬平方米，2020

年中國膜電極新增市場需求為

1.8

億元，預計

2021-2025年我國氫燃料電池車用膜電極的年新增市場需求的

CAGR

為

83%，我國膜電極新增市場

2025

年和

2030

年將分別達到

37、173

億元；我國膜電極起步晚但發(fā)展迅速，21年后國內多家企業(yè)紛紛布局膜電極產業(yè)，雙面直接涂布技術和膜電極一體成型技術為當前主流，國內企業(yè)生產的膜電極的技術參數已經接近國際先進水平，部分指標已經優(yōu)于國

際領先水平-

膜電極結構示意圖

-功率密度（W/cm2）測試壽命（h）運行環(huán)境（°C）抗反極能力（min）鉑載量（mg/cm2）國外 國內1.2-1.6 1.4＞20000 ＞20000-40～90 -30～95＞200 ＞2000.2-0.4 0.25-

2020-2030年中國燃料電池膜電極新增市場需求-1.83.39.715.827.636.993.7196.8205.4193.2173.2-50.00%0.00%50.00%100.00%150.00%200.00%250.00%05010015020025020202021202220232024202520262027202820292030年新增市場需求規(guī)模增速(%)?2023.8Sixsigma

Research燃料電池—以電堆為核心的部件國產化進程推進，企業(yè)加速入局質子交換膜是電堆的重要組成部分，全氟磺酸膜為氟化工產業(yè)鏈的技術難度巔峰全氟磺酸膜非全氟化質子交換膜復合膜無氟化質子交換膜組成由碳氟主鏈和帶有磺酸基團的醚支鏈構成機械強度高，化學穩(wěn)定性好，導電率較高，低溫時電

流密度大，質子傳導電阻小溫度升高會使質子傳導性能變差，高溫條件下已發(fā)生化學降解，成本較高杜邦

Nafion、陶氏

Xus-B204、蘇威Aquivion

旭化成

Aciplex、旭硝子Flemion、東岳集團

DF

等用取代的氯化物代替氟或用氟化物與無機或其他非氟化物共混成本較低，工作效率較高，并能將燃料電池壽命提升機械強度和化學穩(wěn)定性較差加拿大巴拉德的BAM3G修飾材料加上全氟磺酸樹脂構成的復合膜機械性能獲得改進，能改善膜內水傳動與分布小制備技術要求較高Gore-select-PTFE增強膜無氟化烴類聚合物膜成本較低，環(huán)境污染較化學穩(wěn)定性較弱DAIS-磺化苯乙烯-丁二烯/

苯乙烯嵌段共聚物膜系列(處于研制階段)優(yōu)點缺點代表企業(yè)質子交換膜電堆重要組成部分之一，為電池工作提供氫離子通道并隔離兩極反應氣體，按照含氟情況分為全氟磺酸膜、部分氟化聚合物質子交換膜、復合質子交換膜以及非氟化物質子交換膜；目前常用的交換膜為全氟磺酸膜，原理為利用碳氟主鏈的疏水性以及側鏈的親水性來達到高效工作的目的，具有質子傳導率高、耐強酸以及耐強堿等優(yōu)良特性質子交換膜制備：目前以熔液成膜法為主流，重點關注PSVE單體的制備、四氟乙烯的獲取、樹脂的聚合和成膜等環(huán)節(jié)的制備工藝的掌握和生產設備研發(fā)熔融成膜法：將樹脂熔融后通過擠出流延或壓延成膜，經過轉型處理得到最終產品。該方法適合批量生產、生產效率較高，但仍無法有效解決成本問題熔液成膜法：目前科研領域以及商業(yè)化領域采取的主流制備方法。根據后段工藝的不同，溶液成膜法可進一步分為溶液澆鑄法、溶液流延法以及溶膠

-凝膠法等幾種方法目前國內現有質子交換膜產能達140萬平米/年，東岳、科潤新材料持續(xù)擴能，東材科技、泛亞微透、萬潤股份等新進入者也積極布局產能國內質子交換膜領軍企業(yè)。目前DF260

膜厚度最低可達

10um，通過AFCC6000

小時測試，在

OCV

情況下耐久性大于600

小時，在干濕循環(huán)和機械穩(wěn)定性方面，循環(huán)次數都超過

2

萬次擁有16項全氟離子膜方面的技術專利（其中一項PCT國際專利），是中國第一家鋼帶流延法批量生產全氟離子膜的企業(yè)?2023.8Sixsigma

Research燃料電池—以電堆為核心的部件國產化進程推進，企業(yè)加速入局降低貴金屬用量是催化劑的主要研究方向，氣體擴散層工程化放大能力需解決催化劑 氣體擴散層支撐催化層，傳遞反應氣體與產物，并傳導電流?；耐ǔ槎嗫讓щ姷牟馁|，如炭紙、

炭布，且用PTFE等進行梳水處理構成氣體通道。目前市場上商業(yè)化的氣體擴散層基材供應商主要包括日本Toray、

加拿大Ballard等，國內通用氫能、上海嘉資、武漢綠動等公司布局碳紙和氣體擴散層產品，并在量產前夕基底層MPS+微孔層MPL，并疏水處理；其中基底層的種類有碳纖維布、碳纖維紙、金屬網等，目前業(yè)界以碳纖維布為應用研究主流；微孔層的種類有炭黑、石墨烯、碳納米管等；疏水劑有FEP、PTFE、氟基材料等控制電極上氫和氧的反應過程，是影響電池活化極化的主要因素。目前氫燃料電池的催化劑主要為三個大類:鉑(Pt)催化劑、低鉑催化劑和非鉑催化劑。Pt作為催化劑可以吸附氫氣分子促成離解，是目前商用的首選；但Pt稀缺性強，因此減少鉑基催化劑用量、提高催化活性是降低燃料電池系統(tǒng)商用成本的重要途徑日本田中貴金屬、英國莊信萬豐等幾家較大的催化劑供應商已經能夠實現批量化生產（大于10kg/批次）；國內企業(yè)還處在小批量或研發(fā)階段，進展較快的廠商如濟平新能源

、喜馬拉雅氫能的產品普遍通過下游膜電極和電堆客戶的認證，開始進入規(guī)?；慨a階段Pt/C

催化劑的制備方法主要有浸漬還原法、膠體法、離子交換法、微乳液法等目前技術攻關主要集中在提高碳紙基底層的機械強度、增強氣體傳輸性能、加強排水、控制滲透深度、平整度，降低粗糙度、增加涂層均勻性以及增強導電性等方面；此外高溫石墨化設備的國產化進度，也將影響氣體擴散層的產業(yè)化進程前軀體硝酸分散液保溫、回流、乙醇前軀體溶液洗滌碳核心：漿料配比載體/硝酸分散液高溫高壓水熱分散載體分散液保溫、回流、還原劑產品初品抽濾、洗滌干燥負載催化劑產品?2023.8Sixsigma

Research燃料電池—以電堆為核心的部件國產化進程推進，企業(yè)加速入局雙極板作為燃料電池的核心零部件之一，國內產能極速擴張擁有優(yōu)良的導電性以及較好的抗腐蝕能力，是商業(yè)化應用較為廣泛的雙極板材料。但石墨雙極板具有機械強度差、厚度

難以縮小導致的重量較大以及在緊湊型、抗沖擊條件下的應用困難等缺點主要的供應商與研究機構包含美國POCO、SHF、

Graftesch、加拿大Ballards

日本

Fujikura、

Rubber

LTD、杭州鑫能石墨、

KyushuRefractores

、上海弘楓、嘉裕碳素等復合雙極板兼具石墨材料的耐蝕性

，能和金屬材料的高強度的特點，阻氣性好；但目前加工工藝繁瑣，成本依然較高。而且樹脂類材料導電性能較差，用于極板需要添加導電物質，可以選用石墨、碳纖維、碳納米管、石墨烯等具有厚度較低，體積和質量較小，電堆功率密度顯著增加，延展性良好，

導電和導熱性能好，斷裂韌性優(yōu)良等多重優(yōu)點，因此成為目前發(fā)展的熱點；但是其大規(guī)模應用還需要實現大面積流場沖壓制作高精度流道、材料表面能在燃料電池操作條件下具有高耐腐蝕能力和低界面接觸電阻主要的供應商與研究機構包含大化所、博遠新能源、上海治臻等雙極板是燃料電池的核心零部件之一，主要作用為支撐MEA、提供氫氣、氧氣和冷卻液流體通道并分隔氫氣和氧氣、收集電子、傳導熱量。目前常見的BPP材料有石墨、復合材料和金屬。豐田Mirai、本田Clarity和現代NEXO等乘用車均采用金屬雙極板，而商用車一般采用石墨雙極板石墨雙極板 金屬雙極板-2018-2022年中國氫燃料電池電極板市場需求-2.52.93.16.28.4987654321020182019202020212022市場規(guī)模(億元)模 元石墨雙極板市占率 78%65%49%金屬雙極板市占率 22%35%51%-中國雙極板市場規(guī)模變化（2019-2021）-年份 2019 2020 2021市場總規(guī) 2.9億3.1億元 6.2億元?2023.8Sixsigma

Research燃料電池—以電堆為核心的部件國產化進程推進，企業(yè)加速入局燃料電池用聚合物新材料長期為國外壟斷，增量新材料國產替代方案極具潛力燃料電池已基本實現國產化的自主可控，且具備商業(yè)化量產能力，但行業(yè)上游底層通用性的密封膠粘等材料，尤其是高性能的PAA等新技術路徑尚為國外壟斷，燃料電池的密封性能要求嚴苛，需滿足高氣密性、低透濕性、耐溫耐熱等特性密封要求作用高氣密性密封氫氣和氧氣，氫氣為小分子氣體、易泄露低透濕性質子交換膜通常采用帶磺酸基的氟樹脂，比如Nafion這種聚合物膜在吸水后才有質子導電功能，因此要將反應氣體加濕酸性電池發(fā)電時，通常處于低PH環(huán)境耐濕性高分子膜在工作時電池內部處水飽和水蒸氣狀態(tài)耐熱性取決于燃料電池工作環(huán)境低離子析出量保持高分子膜的質子傳導率并保持膜上的鉑金催化劑的活性絕緣性防止單片電池間電氣短路橡膠彈性，具備彈性是為了行駛中吸振抗沖擊密封膠用于燃料電池雙極板和膜電極之間，包含石墨雙極板微孔填充、石墨雙極板及復合雙極板水路粘接、雙極板氣路密封、MEA邊框粘接、電堆外殼密封膠部位有機硅耐高溫（300°）、耐低溫，電絕緣性、橡膠彈性、低壓縮變形及耐酸性和耐溶劑性，又可分為單組份及雙組份有機硅體系密封膠；但成本高、初粘性一般聚烯烴初粘性好、適合多種材質，成本低，耐溫性差（小于90°），耐老化性能差，適用于室內環(huán)氧樹脂耐久性能好、可粘結多種材質、耐高溫（260°），初粘性略低，可用于戶外目前密封工藝主要分為點膠、絲印以及一體化注塑，點膠是當下主流，又分為CIPG（涂敷在密封面使其硬化后再進行裝配）及FIPG（涂敷在密封面上、未硬化時進行裝配）；基于液體硅橡膠將膜電極和雙極板一體化澆注的工藝值得重點關注?2023.8Sixsigma

Research燃料電池—以電堆為核心的部件國產化進程推進，企業(yè)加速入局燃料電池用聚合物新材料長期為國外壟斷，增量新材料國產替代方案極具潛力燃料電池密封膠應用工藝氫燃料電池密封膠的應用工藝主要有點膠、絲印、一體化注塑等；點膠工藝是目前的主流，它分為兩種，分別是CIPG（cured

in

place

gasket）涂敷在密封面使其硬化后再進行裝配，以及FIPG（formed

in

palce

gasket）涂敷在密封面上，未硬化時進行裝配；絲印工藝的優(yōu)點是可以做得很薄，液體硅橡膠將膜電極和雙極板一體化注塑則是能提高生產效率1.

通過壓縮達到密封2.

密封部件可隨時拆卸3.

點膠精度高4.

鎖緊力可根據要求調整2.

降低生產成本3.

適用于各種結構件4.

減少局部應力過大1.

通過粘接達到密封CIPGVSFIPGCIPGFIPG-CIPG

VS

FIPG優(yōu)勢對比-也稱施膠、涂膠，把流體進行涂抹、灌封、點滴、噴射到產品上，讓產品起到黏貼、灌封、絕緣、固定、散熱、表面光滑等作用，主要由膠水（UV膠、瞬干膠、熱熔膠、AB膠），點膠閥（接觸式以及非接觸式）和點膠設備組成CIPG：原位固化墊片，又稱“干式裝配法”，

通過全自動點膠設備，設置好相應的程序，在工件的一側點膠，待膠水完全固化后，再進行裝配。它是通過擠壓部件之間的硅膠膠條來達到一個密封的效果FIPG：原位成型墊片，又稱“濕式裝配法”，

工件點膠后即刻組裝在膠水未固化前進行裝配。待膠水固化后會同時粘合兩面基材,通過粘結的方式達到可靠的密封效果點膠絲印一體化注塑點膠?2023.8Sixsigma

Research燃料電池—以電堆為核心的部件國產化進程推進，企業(yè)加速入局燃料電池用聚合物新材料長期為國外壟斷，增量新材料國產替代方案極具潛力絲網印刷，又叫網版印刷，是油墨等印刷材料通過有特定鏤空圖案的網版，漏印到承印材料上的加工工藝，具有操作簡單，工藝便利、成本低廉等優(yōu)點，在大規(guī)模量產上占據較大優(yōu)勢；燃料電池這些構造中，可以用到絲網印刷技術的主要有：雙極板涂密封膠、質子交換膜涂催化劑、膜電極邊框密封等絲印一體化注塑燃料電池密封膠應用工藝絲印點膠雙極板密封膠：按照雙極板上密封槽的形狀在絲網版上制作相應的圖案，然后在絲網版一側打入密封膠，啟動絲網印刷機，調節(jié)好相應位置，將密封膠印刷到雙極板上膜電極邊框密封：CCM法制備膜電極的過程中，起到支撐、密封、便于自動化組裝的邊框膜也可以采用絲網印刷密封膠的方式與膜電極結合示意圖?2023.8Sixsigma

Research絲印一體化注塑燃料電池—以電堆為核心的部件國產化進程推進，企業(yè)加速入局燃料電池用聚合物新材料長期為國外壟斷，增量新材料國產替代方案極具潛力成型精度高，當下點膠成型固化的膠條精度做到0.03mm，注膠可以達到0.01mm，其次為生產效率較高，單模穴可以在一分鐘之內出產品材料的綜合使用成本低；應用場景包括金屬板氣場密封膠條一體化注膠成型、膜電極密封膠條一體化注膠成型、膜電極邊框&密封膠條一體化注膠成型等注膠成型優(yōu)勢材料使用成本低點膠教條重復精度

0.03mm生產效率高：單模穴節(jié)拍<1分鐘(含上料、注膠、模具流出時間)不含硫化時間成型精度注膠教條重復精度

0.01mm點膠用膠水假設：*健品牌膠水100元/100ml注膠用膠水則：*克品牌膠水=20%*健燃料電池密封膠應用工藝一體化注塑點膠?2023.8Sixsigma

Research燃料電池—以電堆為核心的部件國產化進程推進，企業(yè)加速入局燃料電池聚合物新材料長期為國外壟斷，增量新材料國產替代方案極具潛力聚合物密封及粘結材料具有極強的通用性，可廣泛應用于燃料電池、儲能電池、動力電池等領域，也可大范圍的應用于其他化工領域；但從代表廠商來看，底層通用聚合物密封粘結材料市場長期為國外化工材料巨頭壟斷，如電池領域知名廠商：日本的ThreeBond、美國的Hernon廠商等，產品價格也始終位于高位；高性價比的高性能國產替代密封膠粘材料極具潛力日本三鍵化工穩(wěn)居工業(yè)用密封劑和膠粘劑領域前列，應用范圍向汽車及其他交通工具、建筑材料、電氣電子設備及高技術等領域延伸；1997年便已經布局中國市場高性價比的高端密封膠粘材料國產化替代方案呼之欲出美國赫能1978年成立，聚焦于高性能膠水密封劑研發(fā)生產，目前已生產了

5,000

多種配方產品。應用于航天航空、

軍事軍火、

汽車、

高端音頻、

能源及其他領域德國漢高擁有140多年的歷史，業(yè)務遍及歐洲、北美洲、亞太區(qū)和拉丁美洲，在近75個國家生產經營1萬余種民用和工業(yè)用產品?2023.8Sixsigma

Research燃料電池—以電堆為核心的部件國產化進程推進，企業(yè)加速入局燃料電池聚合物新材料長期為國外壟斷，增量新材料國產替代方案極具潛力201520162017201820192020202120222023商業(yè)推廣商業(yè)示范成熟應用技術研發(fā)成熟度鋰電動力/儲能鋰電池均規(guī)?；a應用高鎳三元+硅基負極路徑興起釩流電池釩流儲能電池示范項目相繼投入運營大功率產品預計2023年進入商業(yè)化推廣階段氫·燃料電池/氫瓶氫燃料電池。氫瓶上下游逐步實現自主可控2023年前后進入商業(yè)化推廣階段2023鋰電硅碳負極路徑窗口期氫燃料電池、釩流儲能電池商業(yè)化推廣窗口期2024 2025在新能源政策鼓勵支持+產業(yè)下游各應用場景需求拉升的驅動下：鋰電行業(yè)硅基負極材料興起，產生技術變革帶來的結構性新增量市場；氫燃料電池與釩流儲能電池產業(yè)鏈條逐步實現國產自主可控，2023年前后將由商業(yè)化示范階段進入商業(yè)化推廣階段，2023年成為三大賽道新市場、新階段的關鍵時間窗口?2023.8Sixsigma

Research燃料電池—以電堆為核心的部件國產化進程推進，企業(yè)加速入局燃料電池聚合物新材料長期為國外壟斷，增量新材料國產替代方案極具潛力450.00400.00350.00300.00250.00200.00150.00100.0050.000.0020212030密封膠粘及新材料市場規(guī)模（億元）2022氫燃料電池領域氫瓶領域2023鋰電池硅碳負極領域2024鋰電池外盒領域2025全釩液流電池領域年份202120222023202420252030氫燃料電池領域125.512.52170氫瓶領域0.312.55.51070鋰電池硅碳負極領域1.252.54.56.51150鋰電池外盒領域6.51219264096全釩液流電池領域0.20.922.53.57粘結劑及樹脂新材料應用市場總規(guī)模9.2518.433.55366.5393?2023.8Sixsigma

Research加氫站—氫能產業(yè)化、商業(yè)化的重要基礎設施，連接制氫端與需求端的關鍵橋梁加氫站行業(yè)概況加氫站是氫能產業(yè)化、商業(yè)化的重要基礎設施，主要通過將不同來源的氫氣通過壓縮機增壓儲存在站內的高壓罐中，再通過加氣機為氫燃料電池汽車加注氫氣的燃氣站；主要設備包括儲氫裝置、壓縮設備、加注設備、站控系統(tǒng)等，目前設備制造的發(fā)展方向主要是加速氫氣壓縮機的國產化進程，材料端則重點關注車載儲氫瓶碳纖維復材目前商業(yè)化生產的儲氫瓶分為四種，具備長期發(fā)展?jié)摿Φ臑镮II型和IV型，氫瓶技術壁壘高，成本構成中碳纖維復合材料占比超60%，當下國內儲氫瓶所用原材料主要為T700以上小絲束碳纖維；2025年我國氫燃料車保有量將達到11.2萬輛，對應2022-2025年碳纖維用量將超過5萬噸重點關注技術：纖維原絲的制備工藝，短期干濕法紡絲為主流，長期或被PAN基碳纖維原絲熔融紡絲工藝等取代，碳化爐、石墨化爐等碳纖維設備的生產技術及國產化替代；碳纖維復合材料環(huán)節(jié)著重關注質量上乘的樹脂基材，以及生產復合材料的核心設備，例如依然被美國壟斷的自動鋪絲機、層合固化裝備等?2023.8Sixsigma

Research加氫站—氫能產業(yè)化、商業(yè)化的重要基礎設施，連接制氫端與需求端的關鍵橋梁加氫站行業(yè)概況將不同來源的氫氣通過壓縮機增壓儲存在站內的高壓罐中，再通過加氣機為氫燃料電池汽車加注氫氣；加氫站主要由儲氫系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)和加注系統(tǒng)組成加氫站作為連接氫能利用上下游產業(yè)鏈的關鍵基礎設施，對于氫能源汽車的產業(yè)化、商業(yè)化具有重要意義加氫站的定義 加氫站的分類國內加氫站主要為高壓氣氫、外供氫加氫站，加注壓力以35MPa為主劃分標準具體分類按等級劃分等級儲氫罐容量（kg）-總容量G儲氫罐容量（kg）-單罐容量一級4000＜G≤8000≤2000二級1000＜G≤4000≤1000三級≤1000≤500按制氫方式工業(yè)副產氫加氫站主要方式化石燃料制氫加氫站電解水制氫加氫站規(guī)模較小按氫氣來源外供氫加氫站我國主要應用站內制氫加氫站初期設備投資較高、工藝復雜、占地面積大按建設形式固定式加氫站專為氫燃料電池汽車加注氫氣撬裝式加氫站氫氣供應通過長管拖車運輸至站內按站內氫氣儲存形態(tài)氣氫加氫站成本低、使用方便，目前儲氫的主流方式液氫加氫站-按加注壓力35Mpa加氫站技術成熟，應用廣泛70Mpa加氫站技術復雜，處于研發(fā)階段?2023.8Sixsigma

Research加氫站—氫能產業(yè)化、商業(yè)化的重要基礎設施，連接制氫端與需求端的關鍵橋梁加氫站行業(yè)概況加氫站市場規(guī)模2022年我國加氫站市場規(guī)模達到28.25億元，其中集成設備(壓縮機、氫氣儲存容器、加氫系統(tǒng))占據加氫站建設的主要成本規(guī)模大15.3億元；隨著氫燃料汽車滲透率的不斷提升，投入運營加氫站的數量也將實現高速增長，國家規(guī)劃提出2025年我國加氫站達到1000座，預計到2026年我國加氫站市場規(guī)模將達到151.2億元，集成設備規(guī)模71.1億元。1.43.647.1416.5230.5249.478101.4127.4151.20204060801001201402017-2026年中國加氫站市場規(guī)模及預測1600.71.93.78.415.324.738.248.761.271.10102030405060702017-2026年中國加氫站集成設備市場規(guī)模及預測80201720182019202020212022E2023E2024E2025E2026E201720182019202020212022E2023E2024E2025E2026E?2023.8Sixsigma

Research加氫站—氫能產業(yè)化、商業(yè)化的重要基礎設施，連接制氫端與需求端的關鍵橋梁加氫站行業(yè)概況以外供氫加氫站為例，其主要由卸氫系統(tǒng)、增壓系統(tǒng)、儲氫系統(tǒng)、加氫系統(tǒng)、氮氣系統(tǒng)、放散系統(tǒng)和技防系統(tǒng)等組成加氫站的組成卸氫系統(tǒng)增壓系統(tǒng)儲氫系統(tǒng)加氫系統(tǒng)卸氫系統(tǒng)由氫氣長管拖車和卸氣柱組成。一般外供氫加氫站會有一主一輔兩個長管拖車車位，其設計最大的工作壓力大概為25MPa，儲氫量為250～300kg，通過泊位內的卸氣柱將拖車上的氫氣卸載由壓縮機和冷卻機組兩大部分組成，當前高壓氣態(tài)氫儲運階段壓縮機是氫能儲運所需的關鍵設備，以500kg/d加注能力加氫站為例，壓縮機占據加氫站總成本三分之一。由儲氫瓶組組成，國內已開發(fā)出工作壓力45MPa儲氫瓶組，并成功應用于加氫站。根據加氫站連續(xù)加注要求，站內固定儲氫量需要9支儲氫瓶組，總固定儲氫量可達250kg，分為低、中、高三級容量配置由高壓管路和加氫機組成，加氫機內配備溫度和壓力傳感器、軟管放拉裂保護、控制系統(tǒng)以及過壓保護等，目前使用質量流量計，其通過氫氣的加注質量來測定記錄數據;加氫機配備的加氫槍的工作壓力35MPa，可同時滿足氫能源物流車和大巴車的加氫需求目前國內加氫站較多采用液驅式和隔膜式壓縮機，壓力不超過45Mpa;國外則應用離子液壓縮機比較多，且一般用在具有較高儲氫壓力(一般為90MPa左右)的加氫站中氫氣壓縮機仍被海外高度壟斷，國內近兩年加氫站上采用的液驅式壓縮機均為進口產品安裝調試費用

7%管閥

13%建設費用16%冷卻設備7%加注設備14%儲氫罐11%壓縮機32%500kg/d圖（

：高壓加加氫注站能建力設）

成本?2023.8Sixsigma

Research加氫站—氫能產業(yè)化、商業(yè)化的重要基礎設施儲氫瓶屬于特種設備，較高的行業(yè)準入壁壘造成參與企業(yè)數量相對較少國內儲氫瓶主流廠家數量僅個位數，近兩年參與者有所增加。2022年供氫系統(tǒng)市場中有產品裝車的企業(yè)包括國富氫能、舜華新能源、奧揚科技、科泰克、天海工業(yè)、中集氫能、派瑞華、東峻、斯林達、蘭天達、星馳藍氫、藍能等共計15家。從2022年上牌車輛供氫系統(tǒng)裝車市場數據來看，國富氫能、舜華新能源、奧揚科技、科泰克、天海工業(yè)五家企業(yè)位列TOP5，其中國富氫能裝機1501套，市場份額30%；舜華新能源裝機1166套，市場占比達23%；奧揚科技裝機626套，市場占比達12%。國富氫能30%舜華新能源23%奧揚科技12%2022年上牌車輛供氫系統(tǒng)裝車市場份額國富氫能舜華新能源奧揚科技科泰克天海工業(yè)其他中材科技30.61%國富氫能31.50%65.57%53.54%3.81%14.95%100%80%60%40%20%0%其他TOP2-5TOP1國富氫能46.31%國富氫能31.50%32.00%38.60%21.69% 24.89%100%80%60%40%20%0%其他TOP2-5TOP12021 2022 2021 2022

近兩年來儲氫瓶的市場態(tài)勢相對穩(wěn)定，原因是儲氫瓶行業(yè)門檻較高，且對安全性和可靠性要求更高，因此行業(yè)整體新進入者較少，截至目前一共僅8家企業(yè)有實際產品裝車應用；其次是由于目前新布局儲氫瓶市場企業(yè)聚焦于Ⅳ型儲氫瓶，對目前Ⅲ型瓶市場競爭格局并不能帶來實際的沖擊，如藍能、彼歐、龍蟠、豐辰氫能、?？貜筒?、金博股份、致遠新能等從近兩年儲氫瓶市場占有情況看，國內儲氫瓶企業(yè)僅國富氫能、中材科技、天海工業(yè)、奧揚科技、科泰克、中集氫能、斯林達7家企業(yè)，其中TOP5市場集中度從2021年96%降到2022年85%，雖然玩家數量不多，但行業(yè)內競爭強度逐漸加劇2021

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儲氫瓶上牌市場占有率情況 2021

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儲氫瓶出貨市場占有率情況儲氫瓶屬于特種設備，首先必須取得B3級壓力容器特種設備制造許可證書，取得該許可證的前提是公司廠房、設備、產線、人員配比及各方面資質經由國家監(jiān)管單位審核并通過企業(yè)的制造能力必須通過國家市場監(jiān)督管理總局指定的評審機構的專家組評審之后，方可進行批量生；且在生產制造的過程中會有專門的監(jiān)檢部門定時來查看生產工序流程是否符合手續(xù)生產的成品在對外銷售前須通過國家市場監(jiān)督管理總局認可的第三方型式試驗機構對儲氫瓶進行火燒、槍擊、爆破、疲勞、環(huán)境、跌落等型式試驗，并取得型式檢驗證書?2023.8Sixsigma

Research儲氫瓶—氫氣在加氫站固定高壓容器與車載儲氫容器之間的高壓差作用下，通過加注系統(tǒng)快速充裝IV

型儲氫瓶性能優(yōu)異，預計未來將主導國內車載儲氫市場目前已經實現商業(yè)化的高壓氫氣瓶根據材料不同劃分為四類，國內儲氫瓶市場將逐漸向Ⅲ型（70Mpa）和IV型（70MPa）過渡類型 I型 II型 Ⅲ型 IV型 V型材質金屬內膽（鋼/鋁質）纖維全纏繞塑料內膽纖 無內膽全纏維全纏繞 繞氣瓶工作壓力/Mpa純鋼制金屬 金屬內膽瓶 （鋼質）纖維環(huán)向纏繞17.5-20 26-3030-70 30-70國外研發(fā)中，國內空白介質相容性 有氫脆、有 有氫脆、有 有氫脆、有 有氫脆、有腐蝕性 腐蝕性 腐蝕性 腐蝕性重量體積（kg/L）0.9-1.3 0.6-1.0 0.35-1.0 0.3-0.8使用壽命/年 15 15 15-20 15-20成本 低 中等 最高 高車載是否可以使用市場應用否 否 是 是加氫站等固定式儲氫 燃料電池汽車我國還處于35MPa的Ⅲ型瓶規(guī)模化應用和70MPa的Ⅲ型瓶示范應用階段，IV型瓶尚未得到大規(guī)模推廣應用；從儲運效率、輕量化、成本等角度出發(fā)，IV型瓶相較于Ⅲ型瓶具備顯著優(yōu)勢，未來將成為車載供氫系統(tǒng)的主流規(guī)格。重容比Ⅲ型0.98

左右IV型在0.74左右儲氫密度Ⅲ型3.9%IV型可達5.5%IV型瓶單瓶氣體容積可達375升，可降低整個系統(tǒng)復雜性碳纖維復合材料材質高壓儲氫瓶剖視圖碳纖維復合材料,78%70MPa碳纖維IV

型高壓儲氫瓶成本構成?2023.8Sixsigma

Research儲氫瓶—氫氣在加氫站固定高壓容器與車載儲氫容器之間的高壓差作用下，通過加注系統(tǒng)快速充裝儲氫瓶生產流程可大致分為內膽成型和纖維纏繞兩個環(huán)節(jié)，總體來看技術難度較大氫瓶的生產工藝：儲氫瓶的生產大致分為內膽成型和碳纖維纏繞固化兩個主要工段（工藝難度較大、參數多），同時也面臨著關鍵材料國產化程度低、檢測檢驗技術待完善等問題內膽成型Ⅲ型瓶內膽以鋁合金為主，國內主流成型工藝為鋁管強旋，工藝簡單但生產效率較低，尤其用來加工大容積內膽。頭部企業(yè)同時在研究拉深成型等方法，該法生產效率高、產品一致性好，缺陷在于可能影響產品的疲勞壽命、設備成本較高IV型瓶內膽多采用尼龍6、高密度聚乙烯(HDPE)以及PET聚酯塑料等，對應工藝主要為注塑、吹塑和滾塑成型。豐田、現代已量產的IV型瓶均為注塑+焊接工藝，該種成型方式成本低、運用較廣泛、但良品率也較低，且必須配合后續(xù)的焊接工序碳纖維纏繞成型工藝濕法纏繞：將碳纖維束絲在特定浸膠裝置中浸漬處理后，在張力控制下直接纏繞到芯模上。由于纖維離開浸漬裝置后易于將樹脂帶出，后道工序中會存在樹脂滴漏現象；該工藝為目前高壓儲氫瓶最常用的加工工藝，生產成本較低，但樹脂損耗較高，且樹脂與碳纖維比例難以控制干法纏繞：經過預浸膠處理的預浸帶為原料，在纏繞機上經加熱軟化至粘流態(tài)后纏繞到芯模上。由于預浸帶中纖維和樹脂含量比例控制較好，產品質量可精確控制，且樹脂不會隨處滴；干法纏繞生產效率高，國外正逐步向干法纏繞工藝過渡，國內未勢能源等極個別企業(yè)也在嘗試；此工藝成本較高，主要系預浸料及干法纏繞設備購置費用較高半干法：結合干法和濕法的優(yōu)點，在浸膠碳纖維纏繞到芯模之前通過烘干設備將浸膠碳纖維紗線中的溶劑除去，提高制品質量；與干法纏繞相比省了預浸膠工序和設備，與濕法相比僅增加一套烘干設備，卻可以大幅降低制品中的氣泡含量以及孔隙?2023.8Sixsigma

Research技術進步：國內儲氫瓶企業(yè)具備

70MPa

IV

型瓶的批量生產能力還需1-2年時間，屆時氣瓶在輕量化和成本方面將進一步改善。其次是氣瓶容量的提升，大容量氣瓶單瓶儲氫密度顯著提高，減少單車配套氣瓶數量的同時管閥件、管路件的材料用量和成本也有望隨之降低規(guī)?；侯愃朴跉淙剂掀嚨慕当韭肪€，儲氫瓶成本下降也有望受益于生產規(guī)模的擴大，據美國汽車研究理事會測算，當氣瓶生產規(guī)模由1萬套提高到50萬套時，氣瓶成本會下降

20%材料及設備國產替代：碳纖維作為關鍵材料，目前日本、韓國等成熟的氫燃料電池車型中已經用上了大絲束碳纖維，而國內儲氫瓶市場中T700級小絲束碳纖維仍占據絕對主導，大絲束相關應用仍處在早期的研發(fā)試驗階段，未來大絲束有望在氣瓶實現對小絲束的替代；從設備端看，儲氫瓶部分零部件及設備仍高度依賴進口(瓶閥、纖維纏繞裝備等)，隨著構件國產化的持續(xù)推進，整體成本將隨之降低儲氫瓶—技術壁壘較高，成本構成中碳纖維復合材料占比超

60%，后續(xù)降本空間大氫燃料汽車商業(yè)化進程明顯加快，支撐儲氫瓶及碳纖維需求高增氫瓶成本構成及降本路徑：碳纖維是儲氫瓶制造的關鍵原材料，占到儲氫瓶總成本60%以上，儲氫瓶其他制造成本還包括閥門、調節(jié)器、組裝檢查、氫氣等部件；目前國內儲氫瓶的平均售價在

2-3萬元/支，對應單套車載供氫系統(tǒng)的成本在20萬左右，降本路徑主要是來自于材料及設備國產替代、技術進步及規(guī)模效應三個方面碳纖維性能優(yōu)異的工業(yè)材料：由聚丙烯腈等有機纖維在高溫環(huán)境下裂解碳化形成的含碳量高于90%的碳主鏈結構無機纖維，力學性能和化學穩(wěn)定性出色強度高抗拉強度在3500MPa以上模量高彈性模量在230GPa以上密度小，比強度高密度是鋼的1/4，鋁合金的1/2；比強度比鋼大16倍，比鋁合金大12倍耐超高溫在非氧化氣氛條件下，可在2000℃時使用，在3000℃的高溫下部熔融軟化耐低溫在-180℃低溫下，鋼鐵變得比玻璃脆，而碳纖維依舊具有彈性耐酸、耐油、耐腐蝕能耐濃鹽酸、磷酸等介質侵蝕，其耐腐蝕性能超過黃金和鉑金，同時擁有較好的耐油、耐腐蝕性能熱膨脹系數小，導熱系數大可以耐急冷急熱，即使從3000℃的高溫突然降到室溫也不會炸裂?2023.8Sixsigma

Research儲氫瓶—技術壁壘較高，成本構成中碳纖維復合材料占比超

60%，后續(xù)降本空間大制造碳纖維產品的上游原絲端與中游復合材料均是碳纖維產業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)氫瓶成本構成及降本路徑碳纖維原絲端及復合材料為關鍵：纖維原絲作為產業(yè)鏈核心環(huán)節(jié)，制造全過程壁壘高，同時也是制備高性能碳纖維的前提條件。纖維原絲主要有聚丙烯腈原絲、瀝青纖維和粘膠絲，其中聚丙烯腈基碳纖維生產工藝相對簡單、力學性能優(yōu)異，占據碳纖維總量90%以上種類抗拉強度/MPa抗拉模量/GPa密度/(g.cm-3)斷后延伸率/%聚丙烯睛碳纖維＞3500＞2301.76-1.940.6-1.2瀝青碳纖維黏16003791.71黏膠碳纖維2100-2800414-55220.7碳纖維可分為小絲束和大絲束：小絲束主要是24K以下（碳纖維絲束中單絲數量、1K=1000根），性能較優(yōu)異、常用于航空航天；大絲束目前常為36K、48K，因其碳纖維粘連、斷絲等現象較多，所以性能相對較低、分散性也較大，但其生產成本較低，部分性能優(yōu)于小絲束，48K大絲束最大優(yōu)勢就是生產和應用效率高、成本低，所以大絲束碳纖維被稱"工業(yè)級"碳纖維碳纖維生產過程工藝難點為聚丙烯腈基（PAN）原絲的生產（高質量原絲也是產業(yè)化的前提），原絲的品質缺陷（便面孔洞、沉積、刮傷、單絲間黏結）在后續(xù)工藝中很難消除，從而造成碳纖維力學性能下降；聚丙烯腈基原絲生產過程為將丙烯腈單體聚合制成紡絲原液，然后紡絲成型。紡絲工藝又分為濕法及干噴溫紡法，工藝選擇成為穩(wěn)定生產高性能原絲的關鍵。高模高強為第三代碳纖維技術發(fā)展方向：此技術通常不單獨應用于下游領域，而是作為增強材料形成復合材料，以樹脂基復合材料（CFRP）為主，占全部碳纖維復合材料市場份額90%以上，在CFRP中受力的是碳纖維，樹脂在其中起到粘結的作用需求量：受益于國外碳纖維進口限制和風電裝機潮的加持，2020年以來國內市場需求持續(xù)旺盛，2021年中國碳纖維的總需求為6.2萬噸，國產纖維供應量2.9萬噸；未來國產大飛機量產及風光儲等領域的需求繼續(xù)攀升，由于較多國產碳纖維企業(yè)尚未實現關鍵技術的突破，