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氢燃料电池汽车是一种清洁能源汽车，其工作原理是通过氢气与氧气的化学反应产生电能，驱动汽车行驶，其排放物仅为水蒸气，理论上对环境无污染，有助于改善全球气候变暖和环境污染问题。氢燃料电池汽车的能源效率高，续航里程长，充电时间短，能提供稳定的动力输出，满足长途驾驶的需求，其发展具有重要的社会意义和广阔的市场前景。从供应链角度看，氢燃料电池系统主要包括氢燃料电池堆、氢气供应系统、电力电子设备等关键部件，这些部件的性能直接影响氢燃料电池汽车的动力性能、续航里程和安全性，技术壁垒非常高。
图片来源：丰田
2023年以来，包括国家能源局、商务部、国家标准管理委员会、工信部、发改委等国家层面相关部门陆续发布了多项与氢能相关的政策文件，用来引导、鼓励和支持各地的氢能产业发展。到 2025年，五大城市群、山东省、成渝地区推广数量叠加 2021 年底燃料电池汽车保有量，有望超额完成“十四五”任务。
图表1 《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》燃料电池汽车保有量
近些年，国内氢燃料商用车市场发展迅速，同时氢燃料乘用车市场也在起步中，各大国内外主机厂正积极探索氢燃料电池汽车领域，陆续发布氢能新车型，通过不断研发和改进技术，提高燃料电池系统的效率和可靠性，降低成本，推动氢燃料电池汽车的商业化应用。
图表2 典型车企对氢燃料电池汽车领域的探索
氢燃料电池系统供应商具有多样性和专业性的特点。其中，一些供应商拥有主机厂背景或为主机厂孵化企业，这使得它们在技术研发、生产和供应链方面具备较强的实力和资源优势；另外还有一些供应商属于优秀的第三方供应商，通常具备较高的技术实力和创新能力，能够为主机厂提供高质量的零部件和技术支持。典型氢燃料电池系统企业有：
捷氢科技，上汽集团孵化的独角兽企业，承载了上汽集团20多年的研发经验，技术上具有先发优势，主导了多个储氢系统集成开发和整车应用项目，建立了完整车规级开发体系和技术规范，具备完整的燃料电池动力系统开发和供货的整车应用解决方案；
亿华通，一家集氢能与氢燃料电池研发与产业化的国家级高新技术企业，是中国燃料电池系统研发与产业化的先行者，是我国氢燃料电池领域极少数具有自主核心知识产权，并实现氢燃料电池发动机及电堆批量化生产的企业之一；
未势能源，由长城控股集团出资注册成立，围绕已掌握的氢燃料电池核心技术，打造具有国际竞争力的产品，包括高性能膜电极、高功率密度电堆、高效率燃料电池发动机、高压车载储氢瓶、高集成度瓶阀等，提供高性价比的氢燃料电池技术解决方案；
潍柴动力，公司高度重视科技创新，拥有内燃机与动力系统全国重点实验室、国家燃料电池技术创新中心、国家工业设计中心、国家认定企业技术中心等国家级研发平台，设有“博士后工作站”等研究基地，建有国家智能制造示范基地；
弗尔赛，掌握车用燃料电池与燃料电池电堆与系统的设计开发、检测评价与生产制造的核心技术，先后承担了多项国家863和国家科技支撑计划燃料电池专项课题的研发任务，参与了上海世博会、广州亚运会和深圳大运会等重大活动的燃料电池新能源汽车示范运营；
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注：文中涉及的企业仅为行业内部分企业，排名概不分先后
目前，氢燃料电池汽车的发展面临一些挑战，如氢气的储存和运输问题、氢气的生产和使用安全问题、氢燃料电池汽车的成本问题等，随着科技的进步和政策的推动，这些问题有望得到解决。未来，氢燃料电池汽车将在全球范围内得到广泛应用，市场规模将大幅度扩大。总的来说，氢燃料电池汽车的发展不仅有助于实现能源的可持续利用，保护环境，提高能源利用效率，还有助于推动汽车产业的技术创新和产业升级，具有重要的经济和社会价值。
氢燃料电池系统产业链全景
氢燃料电池产业链上游包括制氢、储运氢、加氢站以及车端零部件等环节。目前，氢燃料电池上游产业正面临着成本高、技术复杂等问题，随着氢能应用的推广和技术的进步，上游产业将随整个行业一起迎来快速发展；中游氢燃料电池系统供应商需要具备多学科交叉的技术能力，同时还需要与汽车制造商紧密合作，进行定制化设计和开发，以满足不同车型的需求；下游国内外车企正陆续对氢燃料电池汽车积极探索，市场前景广阔。
图表3 氢燃料电池系统产业链示意图
以上为氢燃料电池系统产业链部分优秀企业 排名不分先后
内容源自：《2023版氢燃料电池系统供应链报告》
氢燃料电池系统厂商地域分布
我国氢燃料电池系统供应商广泛分布于汽车制造企业周边和氢能示范区等地，政府的支持和推动为供应商带来更多的发展空间；随着氢燃料电池汽车市场的扩大，供应商的分布也将逐渐扩展到城市中心和高速公路等区域。
图表4 氢燃料电池系统各地区部分代表性企业
内容源自：《2023版氢燃料电池系统供应链报告》
氢燃料电池系统市场竞争格局
2023年前三季度氢燃料电池系统累计装机企业前五分别为捷氢科技、亿华通、重塑集团、国鸿氢能、国氢科技，CR5占比近60%，头部企业地位较为稳固，产业集中度较高，同时行业内也存在着众多市场势力。
图表5 2023年前三季度中国氢燃料电池系统竞争格局
从氢燃料电池电堆企业来看，实现上牌装机的电堆企业有国鸿氢能、神力科技、氢晨科技、捷氢科技、未势能源、国氢科技、丰田、韵量科技、爱德曼、博世等26家企业，其中，国鸿氢能以19%的市占率位列第一，TOP5装机电堆企业占据56%市场份额，更多的电堆企业在上牌装机市场占据一定份额，市场竞争激烈。
图表6 国内氢燃料电池电堆市场竞争格局
膜电极市场上，国内已上牌车辆装堆膜电极企业近20家，作为专业第三方膜电极供应商企业仅五家国产品牌企业，分别是唐锋能源、擎动科技、鸿基创能、武汉理工和亿氢科技，该五家企业基本占据了国内装车市场75%左右市场份额，除CR5，剩余市场主要包括如捷氢科技、国氢科技、爱德曼、新源动力、清能股份、明天氢能等自身拥有批量生产膜电极产能的电堆/系统企业，以及如丰田、巴拉德、庄信万丰、Greenerity等优秀外资企业贡献。
图表7 国内氢燃料电池膜电极市场竞争格局
数据来源：中商产业研究院、势银
氢燃料电池系统成本分析
从成本端来看，燃料电池系统在氢能车购置成本中占比超过60%，而电堆成本在燃料电池系统中占比同样超过60%，是氢燃料电池汽车占比最高的成本项，另外核心BOP零部件如空压机、增湿器、氢循环部件合计成本占比也较高。电堆成本中，催化剂成本占比超过三分之一，后续随着电堆出货量增加，规模效应进一步增强，其余成本占比较高部件如质子交换膜、气体扩散层等将进一步降低成本，催化剂将成为最大的单一成本占比部分，而低铂、超低铂催化剂，或者采用非铂贵金属催化剂（如钯基催化剂）乃至非贵金属催化剂（如金属氮碳型催化剂（M-N-C））是后续发展方向。
图表8 氢燃料电池汽车整车成本结构
图表9 氢燃料电池系统成本结构
图表10 氢燃料电池电堆成本结构
面对成本压力，针对燃料电池系统来说，规模化、围绕关键零部件系统的国产替代化和技术创新等成为降本发展主要思路。未来，供应商主要依托关键部件规模化量产实现降本，如电堆、膜电极、双极板、BOP附件等，另外加速催化剂、质子交换膜、碳纸等相关系统的验证，逐步国产替代。
图表11 氢燃料电池系统国产替代前景展望
氢燃料电池系统核心零部件国产化进展
我国氢燃料电池系统国产化进展迅速，已经实现了多项关键技术的突破和产业化应用，同业也应看到核心零部件在耐久性、生产一致性、成本以及性能方面与国外存在的差距，本土化革命之路尚未成功。
图表12 我国氢燃料电池系统核心组件发展水平及进展
内容源自：《2023版氢燃料电池系统供应链报告》
具体来看，膜电极国产化率较高，代表企业有东岳未来、鸿基创能、唐锋能源、擎动科技、重塑等。东岳未来膜电极电流密度1.5A/m2，寿命为5,000-10,000h，质子膜厚度达15μm。膜电极上游材料中，催化剂国产化率达28%，代表企业有中科科创、上海济平等；气体扩散层国产化率达2.36%，代表企业有上海碳际、通用氢能、仁丰特材、金博氢能等。
另外，国内石墨双极板已然成熟，同时金属双极板开始出货。典型供应商如上海弘枫石墨双极板产能达400万片，而上海治臻已给国内核心主机厂及电堆企的大规模量产供货。
近年来，燃料电池电堆性能在各个方面均有较大的提升，与“十三五”初期产品相比，电池堆功率提升37%低温冷启动温度提升60%，最高效率提升9%，金属板电堆寿命提升67%。技术创新的同时，越来越多的企业入局燃料电池产业，不断提升电堆与系统的国产化程度。
辅助系统方面，目前BOP产品的大功率、低能耗发展开始加速，技术也已相对成熟，产业化便可实现快速降本。多家燃料电池企业相继发布了250kW系统、300kW电堆产品，这使得空压机、循环泵、增湿器、DCDC和电子水泵等核心BOP部件在适配性以及降能耗方面需求明显。势加透博、金士顿、海德韦尔、华涧新能源、东德实业、毅合捷、蜂巢蔚领等空压机企业正在大力推进膨胀机的研发，其中部分已取得阶段性进展。
氢燃料电池系统关键零部件及典型供应商
1、电堆
由多个单体电池以串联方式层叠组合构成，将双极板与膜电极交替叠合，各单体之间嵌入密封件，经前、后端板压紧后用螺杆紧固拴牢。代表供应商：
国鸿氢能：公司积极引进多名国内外氢能燃料电池行业专家，核心研发团队具备多年的燃料电池系统开发背景及丰富的整车开发经验，拥有完整的自主知识产权，标准的开发流程以及完善的质量管理体系，并在电堆、动力系统开发方面具备领先的工程设计和试制能力。
神力科技：公司在燃料电池系统、电堆和柔性石墨双极板方面积累了丰富的产品开发经验，具备完整的正向开发体系，拥有一支300多人的专业队伍，其中研发人员占比超40%，并与清华大学、上海交大等十几所国内知名高校合作，建立高层次的产学研合作平台。
氢晨科技：公司是落实上海交通大学与临港集团科技成果转化的典型代表，掌握了从催化剂、膜电极、双极板到电堆和电解槽的全产业链核心技术，申请各类知识产权300余项，自主建设的全自动化生产线达到国内领先水平。
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2、膜电极
一种特殊的电极，由一层薄膜覆盖在电极表面上，这种电极具有很多优点，例如高灵敏度、高选择性、高稳定性等。代表供应商：
唐锋能源：拥有燃料电池膜电极设计、材料、工艺、设备、测试评估等全套核心技术，拥有一百余名员工的高新技术企业，研发团队包括1名教授级高工、8名博士、20余名硕士等三十多位优秀技术人才，以及来自国内一线主机厂、具有丰富生产管理经验的运营团队。
鸿基创能：采用全世界最先进的催化剂涂层质子膜（CCM）连续化自动生产技术，产能、效率、一致性以及产品质量相比传统的热压转印及喷涂有极大提高；自主研发出第一条全自动化MEA封装生产线和车用燃料电池膜电极，打破了国外企业对该行业的技术垄断。
亿氢科技：亿氢科技有一支由国内外知名专家、业界精英组成的技术团队，以博士、硕士为主要研发力量，拥有多项技术发明专利，科研实力居于国内领先地位。同时，亿氢科技和清华大学、上海交大、华东理工等国内知名高校有着非常紧密的产学研关系。
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3、质子交换膜
一种半透膜，通常由离聚物制成并设计用于传导质子，同时充当电子绝缘体和反应物屏障，例如氧气和氢气。代表供应商：
戈尔：戈尔的GORE-SELECT®质子交换膜已应用于超过60,000辆燃料电池汽车，涵盖100多款车型，包括丰田的新一代Mirai、现代汽车的NEXO以及本田的Clarity燃料电池汽车，并已在全球范围内减少超过200,000吨的二氧化碳排放。
科慕：拥有数千名优秀员工，在全球拥有 35 个制造和实验室基地，为大约 120 个国家/地区的客户提供优质服务。凭借高质子传导性、低气体渗透性、高机械强度和稳定的化学耐久性等优点，科慕公司的Nafion质子交换膜是目前市场应用最广的质子交换膜之一。
东岳未来：历经十六年科研攻关，并与奔驰福特进行紧密应用技术合作，公司形成了从原料、中间体、单体、聚合物、到成膜技术、功能化技术等全产业链条，在全球具有独有的技术和成本竞争力。岳高性能燃料电池膜通过了奔驰6000小时测试，技术处于世界领先水平。
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4、催化剂
一种以金属铂为主要活性组分制成的催化剂，采用铂金属网、铂黑、或把铂载于氧化铝等载体上，也可含有金属铼等助催化剂组分。代表供应商：
田中贵金属：田中贵金属工业在全球燃料电池用电极催化剂市场拥有较高份额，公司与中国成都光明派特贵金属有限公司签订技术支持协议，将在工厂内安装生产设备,将于2025年内开始生产面向中国市场的燃料电池用电极催化剂。
贵研铂业：构建三个层次的技术创新平台，即以产业为主的各产业技术研发平台、以贵研所和贵研铂业共建的以五个学科建设为主导的基础研究平台和研究生培养平台，以及国家级和省级企业研发平台，包括国家贵金属材料产业技术创新战略联盟，贵金属国家检测实验室等。
苏州擎动：已布局苏州、常熟、上海和河南四大研发与生产中心，现已拥有万平研发中心和生产基地，配备万级无尘恒温恒湿车间3座，催化剂产线两条（产能2,000kg/年），全自动膜电极直接涂布生产线和膜电极封装生产线各2条，MEA年产能可达200万片。
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5、双极板
又称集流板，通常由两块单机板组成，采用密封胶粘或焊接的方法组合，密封性对于燃料电池的性能与安全至关重要。代表供应商：
上海治臻：一家专业从事燃料电池金属双极板研发、制造、销售及相关技术服务的高新技术企业。获得中国汽车工业技术发明奖一等奖、上海市科学技术奖特等奖等奖项，于2021年入选国家工信部专精特新“小巨人”企业。
上海弘枫：拥有自主知识产权和多项专利技术，产品有较高的市场占有率。获评国家工信部“专精特新”小巨人企业、上海市高新技术企业、上海市专利试点企业、上海市专精特新企业、青浦区小巨人企业、青浦区专利试点企业、青浦区高新技术研发中心等。
博远新能源：公司专注于燃料电池金属双极板的设计与制造，目前所推出的金属双极板，性能处于市场领先地位，技术指标远超DOE要求水平，耐久性可达到10000-15000h。
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结语
事实上，我国在2002年便已开始介入氢能产业，氢能行业发展历程可能远早于大众认知。随着多年的探索与努力，我国氢燃料电池汽车行业技术路线加速成熟，并逐步建立起日益完善的国产化供应链。在氢燃料电池行业发展的下一阶段，降低制氢成本、加快氢能技术落地、构建储运氢的基础设施网络，以及进一步完善供应链体系成为行业良性发展的关键。随着氢燃料电池行业的发展成熟，我国氢能工业将迈向大工业的下一个台阶，进一步加快中国减碳进展，加速碳中和目标的实现。
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