燃料电池发动机：氢燃料电池汽车核心部件
新能源电池之家
根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》，氢能将成为中国能源体系重要组成部分，2050年能源体系中占比约10%，氢气需求量达6000万吨，加氢站10000座以上，氢燃料汽车产量达500万辆/年，行业发展前景广阔。
截至2020年底，全球氢燃料电池汽车保有量为32535辆，同比增长38%，韩国保有量达10906辆，位居全球第一，美国为8931辆，我国氢燃料电池汽车保有量为7352辆排第三。
燃料电池汽车核心关键部件或材料主要包括发动机、电堆和膜电极。
从成本上看，燃料电池电堆约占燃料电池发动机的55%，而膜电极约占燃料电池电堆的65%。
2020年，燃料电池商用车价格约为200万/辆，随着燃料电池系统生产规模化与燃料电池电堆核心零部件国产化，预计燃料电池汽车销售价格将以每年10%的幅度下降。
燃料电池发动机系统：氢燃料电池汽车核心
氢燃料电池汽车的核心为燃料电池发动机系统，关系着整车运行的安全性，对燃料电池汽车是否具备成熟、可靠的性能表现具有重要影响。
燃料电池发动机主要部件包括电堆、发动机控制器、氢气供给系统、空气供给系统等。
燃料电池电堆
燃料电池电堆是发动机系统的核心部件，是燃料电池发动机的动力来源，对燃料电池发动机的关键性能和成本具有较大的影响。
电堆的主要材料包括膜电极、双极板、端板等，其中膜电极是燃料电池电堆的核心部件，对电堆的性能、寿命和成本具有关键影响，膜电极又可以分为催化剂、扩散层、质子交换膜等。
随着终端领域的推广，电堆产业发展快速。膜电极、双极板、质子交换膜虽然生产规模较小，但已有国产化能力。
膜电极主要厂商包括腾龙股份、雄韬股份、美锦能源等；双极板和扩散板主要企业有安泰科技等；质子膜主要厂商有东岳股份等；催化剂主要公司有贵研铂业和华昌化工等。
氢气供给系统
供氢系统将氢从氢气罐输送到燃料电池电堆，由空气过滤器、空气压缩机和加湿器组成的供气系统为燃料电池堆提供氧气，水热管理系统采用独立的水和冷却剂回路来消除废热和反应产物（水）。
在供氢系统中，空压机是车用燃料电池发动机的“肺”，提供电堆反应所需的氧气。
空压机主要由电机及其控制器、空气泵及辅助部件组成。
从相关企业布局情况来看，国家电投正在建设中关村延庆氢能产业园，一期延庆园加氢站、二期冬奥配套制氢站已建成，三期研发测试区计划今年开工建设。其中，一期加氢站每天可为60辆氢燃料客车或200辆中小型氢燃料车辆提供加氢保障。北京冬奥期间，将根据需要提升加氢保障能力。
雪人股份以空气压缩系统技术为依托，业务延伸至燃料电池空气供应系统，拥有空压机、氢循环泵以及燃料电池发动机等产品，已向宇通客车，东风汽车等21家整车和发动机企业提供核心部件空压机。
汉钟精机、广顺新能源、伯肯节能、金通灵氢能、嘉兴德燃动力和毅合捷等企业都在积极布局空压机产品。
氢循环泵
为保证燃料电池稳定高效运行，同时提高氢气利用率，通常采用氢气循环的方法，即氢气把电堆内部生成的水带出后，经水气分离装置将液态水分离，再将氢气循环送回到电堆阳极重复使用，同时对新鲜氢气进行加湿。
传统循环泵在涉氢涉水环境下，易发生“氢脆”，氢循环泵在结构和材料的设计上不同于传统循环泵，技术难度要高很多，氢循环泵需要具备密封设计好（氢气容易泄露）、耐水性强（经过电堆反应后剩余的氢气带有少量水蒸气）、流量大（适应大功率电堆）、压力输出稳定（低压转为高压）、无油（保证氢气纯度）等特点。
氢循环泵难度较大，目前国内产品处于研发验证阶段，尚不成熟，国内系统企业主要是进口德国普旭氢循环泵，普旭在中国市占率达到90% 。
国内企业涉足氢气循环泵的主要有雪人股份、大洋电机、思科涡旋、艾尔航空、汉钟精机、济南思明特、浙江恒友、伯肯节能等。
燃料电池汽车发动机市场格局
从国市场格局来看，行业目前属于寡头竞争，CR5占比50%。
据《新能源汽车推广应用推荐车型目录》数据显示，目前被纳入目录的燃料电池商用车型共185款，亿华通燃料电池发动机系统的配套商用车车型共计37款，占比为20.00%，属于国内唯一一家既具备自主研发能力又市场份额超前的燃料电池企业。
大洋电机氢燃料电池发动机产品成熟度及可靠性在行业内处于领先地位，公司完成了30kW-81kW系列氢燃料电池发动机的第三方认证（含冷启动），并已完成110kW-120kW燃料电池发动机样品的开发，正在进行性能和可靠性验证。
燃料电池汽车发动机系统主要供应商还包括国鸿氢能、雄韫股份、上海重塑、江苏清能、爱德曼、潍柴动力、泰罗思、武汉众宇、新源动力、广东鸿运、氢蓝时代、弗尔赛和明天氢能等。
整体而言，目前我国燃料电池发动机系统关键材料和部件供应链基础仍较为薄弱，产业链总体尚未形成较为稳定的零部件供应体系，全面国产化尚需一定时间。
日本、美国等国家在氢能与燃料电池领域历经数十年的发展，技术发展阶段与产业化程度整体领先我国。
近年来，国内燃料电池企业也国际间合作较多，与丰田汽车、Ballard、Hydrogenics等国际领先燃料电池企业开展战略合作，采取包括技术授权、股权投资、合作研发等方式不断加快技术进步、推进产品量产和提升行业影响力。
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