国内催化剂技术发展进度，催化剂主要厂商

海外企业较为领先，国内尚处于实验室阶段，逐步具备一定国产化能力。在燃料电池催化剂领域，海外部分企业已经能够实现批量化生产，而且性能稳定，其中英国的 JohnsonMatthey 和日本的 Tanaka（田中）是全球铂催化剂巨头。国内由于燃料电池产业化进程相对落后，大部分企业主要还是处于实验室阶段，具备国产化能力的企业主要有两类：

国内企业，目前国内已经部分有公司和全球龙头合作；

电堆研发实力较强的研究机构，主要是大连化物所、清华大学、同济大学等高校。

例如，中国科学院大连化学物理研究所制备的 Pt3Pd/C 合金催化剂，已应用于新源动力生产的燃料电池发动机。武汉喜玛拉雅光电科技股份有限公司自与清华大学（核能与新能源技术研究院）2018 年攻克了燃料电池催化剂量产技术，产能达到 1200g/天规模（可满足 40 台 36kw 燃料电池电堆使用），并具备大规模工业化生产条件。量产 Pt/C 催化剂主要包括 40wt%、50wt%、60wt%、70wt%几种规格，具有高活性、高稳定性、低成本优势。

图表：催化剂主要生产厂商及特点

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1、气体扩散层：国产碳纸已超国外厂商水平，但尚未实现量产

气体扩散层（GLD）在电堆成本中占比 6%，主要作用为支撑催化层，稳定电极结构，提供气、电、热量的通道。具体包括：1）作为燃料气进入催化层之前的缓冲与扩散层；2）为电子和反应生成的水提供传输通道；3）作为膜电极的支撑骨架为质子交换膜和催化剂提供物理支撑。因此 GLD 必须具备良好的机械强度、合适的孔结构、良好的导电性、高稳定性。

气体扩散层的材料主要有碳纤维纸、碳纤维编织布、无纺布和碳黑纸等，也有利用泡沫金属、金属网等来制备。其中，碳纤维纸由于制造工艺成熟、性能稳定、成本相对较低和适于再加工等优点，成为扩散层的首选。

碳纸方面主要依赖于进口，海外企业供应量有限。供应方面，日本 TORAY 目前占据了碳纸市场较大的份额，且拥有的炭纸相关的专利较多，生产的炭纸具有高导电性、高强度、高气体通过率、表面平滑等优点；但 Toray 炭纸由于其脆性大而不能连续生产的特点导致其难以实现规模化生产，极大地限制了供应量的增长。Toray 的绝大部分产能必须供应给波音公司的碳纤产品，出口燃料电池组件(碳纸、碳布)数量有限并且价格很高。德国SGL 的原材料由日本三菱供应，但供给在逐渐减少，而 Ballard 仅供应给汽车业界的合约商。台湾碳能科技的碳纸是燃料电池膜电极专用碳纸，价格较低但是性能也相对较差。

图表：气体扩散层主要生产厂家及性能

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2、碳纸产品国内发展进度

国内碳纸产品尚处于研发以及小规模生产阶段。目前每平方米碳纸进口价大约为 300美元，如果我国自行生产碳纸价格至少可以下降到 10 美元以下，经济效益非常可观。只要能够制备性能稳定且优良的碳纸，便能在国内开拓一片新的市场，还能同时进军海外市场。中南大学提出的化学气相沉积（CVD）热解炭改性碳纸的新技术，其研制的碳纸各项指标已经达到或者超过国外商业碳纸水平，但是由于缺少资金支持，尚未实现商业化。

图表：国产化碳纸与进口商品化碳纸的性能比较

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3、双极板：石墨双极板当前主流应用，金属双极板是转型方向

电池双极板的主要作用有：1）单电池连接；2）输送氢气和氧气；3）电流收集和传导；4）排出反应产生的热量和水。理想的双极板应具有高的热/电导率、耐蚀性、低密度、良好的力学性能以及低成本、易加工等特点。根据不同的材料类型，其重量约占 PEMFCs电堆的 60%-80%，成本占比约为 28%。双极板根据材料主要分为石墨碳板、复合双极板、金属双极板三大类。

石墨双极板已实现商业化，但加工费用难以降低。石墨双极板具有良好的导电性能与耐腐蚀性能，但是体积庞大，强度和加工性较差，目前广泛应用于专用车与客车。在技术层面及商业化层面都相对成熟，但是与国外大部分厂商可以直接采用压铸成型或膨胀石墨成型的生产方式相比，国内生产商大多采用人工石墨机械加工的方式实现，生产技术还有待提高。如果继续采用机械加工的方式，石墨双极板的成本费用难以降低，不易实现大批量生产。现阶段每块 500cm2石墨双极板加工费大于 100美元，占双极板费用的 80%以上。

目前国内石墨双极板的生产厂商主要有上海弘枫、上海神力、杭州鑫能石墨、江阴沪江科技等。

与石墨双极板相比，金属双极板具有与之相似的高导电、导热能力，但后者拥有更好的机械强度、阻气能力和抗冲击能力，所以能做到更薄更轻，可大幅度提高比功率密度。

同时，金属双极板制作工序较少，且量产工艺成熟，从而可大幅降低量产成本，主要应用于乘用车。应用于车用燃料电池时，从燃料电池高能量密度和大规模生产的需求方面考虑，金属双极板相较于石墨及复合双极板具有明显优势。

图表：石墨板、金属板、复合板性能对比

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国内双极板发展方向之一：复合材料双极板。由于机加工石墨板成本高，复合材料双极板近年来开始走向应用，如石墨/树脂复合材料、膨胀石墨/树脂复合材料、不锈钢/石墨复合材料等。国内新源动力开发的不锈钢/石墨复合双极板电堆已经应用于上汽大通 V80轻型客车上。广东国鸿引进加拿大 Ballard 公司膨胀石墨/树脂复合双极板生产技术，生产电堆已经装备数百辆燃料电池车。

双极板分类及关键技术

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