燃料电池技术发展进步，催化剂发展分析

随着技术进步和产量上升，催化剂成本未来有望降低至目前的5%。根据美国能源局预测，目前单车催化剂成本大约为13万元，随着氢燃料电池汽车年产量的上升，催化剂成本会逐步下降，当年产量达到50万辆时，单车催化剂成本将降低至0.7万左右，只有目前成本的5%。

控制催化剂成本对氢能源汽车商业化意义重大，目前技术发展对降低铂用量已经有显著成效。降低催化剂成本方面，主要通过降低铂使用量和研发非铂催化剂两条路径。丰田通过优化铂/钴合金比例，将Mirai的电堆铂金载量降低至0.17g/kW左右。本田Clarity的电堆由于使用单原子层技术，铂金载量更是低至0.12g/kW。日清坊株式会社也研究出了用碳基合金替代铂的催化剂材料，目前供应巴拉德的燃料电池系统。

表：不同车型氢燃料电池用铂情况

资料来源：公开资料整理

1、国内催化剂技术发展进度

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：

1）国内企业，目前国内已经部分有公司和全球龙头合作；

2）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。

表：催化剂主要生产厂商及特点

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2）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。

气体扩散层主要生产厂家及性能

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3、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。

表：国产化碳纸与进口商品化碳纸的性能比较

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