在氫燃料電池產業鏈中，上遊是氫氣的制備、運輸和儲存，氫燃料電池系統在加氫站加註氫氣；在電堆中遊等關鍵部件的生產中，將電堆和配件集成在壹起，形成氫燃料電池系統；在下遊應用層面，主要有三個方向:交通工具、便攜式電源、固定電源；消費終端是電瓶車的生產和銷售。
燃料電池堆
燃料電池堆是燃料電池汽車產業的心臟，成本占燃料電池系統成本的60%以上，技術門檻高。
燃料電池堆主要由催化劑、質子交換膜、氣體擴散層、雙極板以及密封件、端板和集電板等其他結構部件組成。
國內燃料電池堆產業鏈初具規模，上遊廠商齊全，膜電極、質子交換膜、雙極板具備國產化能力，氣體擴散層小批量供貨，催化劑具備研發能力。
與國外燃料電池堆相比，國內燃料電池堆在核心材料和關鍵技術上還存在不足，這也是燃料電池堆成本高的主要原因。因此，降低燃料電池電堆的成本仍然是燃料電池汽車商業化的關鍵。
燃料電池結構:膜電極和雙極板堆疊形成堆。
雙極板:電池堆中的“骨架”
雙極板是電堆中的“骨架”，由膜電極堆疊而成。雙極板在燃料電池中起到支撐、收集電流、為冷卻劑提供通道、分離氧化劑和還原劑的作用。其性能將直接影響電堆的體積、輸出功率和壽命。
雙極板按材質主要分為石墨板、金屬板和復合板。
目前國內以石墨板為主，金屬板是未來的主流技術。商用車傾向於配備石墨板，而乘用車由於對空間要求較高，則配備金屬板。
石墨雙極板
石墨雙極板是目前質子交換膜燃料電池(PEMFC)中應用最廣泛的材料，具有良好的導電性、導熱性和耐腐蝕性，常用於商用車領域。
目前石墨板在技術和商業化上已經比較成熟，占據了較大的市場份額，成本很難進壹步降低。隨著行業的發展，需要等待上遊石墨材料技術升級帶來的成本降低來刺激需求。
石墨雙極板厚度約2 ~ 3.7 mm，用銑床加工成壹定形狀的導流液槽和液道，其流道設計和加工工藝與電池性能密切相關。
石墨雙極板技術壁壘低，國外代表企業有美國Poco、加拿大Ballard等。國內技術達到國際壹流水平。代表企業有上海李紳(宜華通子公司)、上海宏豐、淄博聯強、上海洪鈞、郭虹氫能等，其中上海宏豐產品已出口海外。郭虹氫能石墨雙極板技術成熟，可以批量生產和定制。_
圖片來源:上海李紳官網
金屬雙極板
金屬雙極板比較容易被腐蝕，但是體積小，生產周期短，容易快速量產，可以用在乘用車領域。國外代表企業有美國的達內、日本的本田等。
金屬雙極板將是未來的發展方向。率先掌握國內量產金屬板的企業有望在燃料電池乘用車市場搶占先機。國內代表企業有上海至臻、上海葛優、鑫源動力、奇瑞汽車等。
上海智臻可實現雙極板國產化和批量生產，設計年產量可達50萬對，至少可供1500輛FCV使用，已小批量供應SAIC捷氫金屬板堆。
復合雙極板
復合雙極板兼具石墨的耐腐蝕性和金屬的高強度，效果最好，但加工繁瑣，成本高，壹直沒有大規模應用。
總體來看，雙極板的國產化替代已經發展到壹定水平，在石墨雙極板向金屬雙極板的技術切換過程中，逐步實現了全面國產化。新源電力、武漢喜馬拉雅光電、氫普創能等國內廠商具備研發能力。
膜電極:燃料電池技術核心
_膜電極和兩側的雙極板構成了燃料電池的基本單元。
膜電極是燃料電池堆的核心部件。作為化學反應的場所，它由催化劑、氣體擴散層和質子交換膜組成。
膜電極組件是將兩個噴有Nafion溶液和Pt催化劑的碳纖維紙電極分別放置在預處理後的質子交換膜兩側，使催化劑緊貼質子交換膜，在壹定溫度和壓力下成型而成。
催化劑
在燃料電池中，催化劑起到分解氫和氧用於電化學反應以產生電流的作用。
目前商業化的催化劑是鉑碳催化劑，稀有金屬鉑的高成本是燃料電池商業化的主要障礙之壹。
實現了外來催化劑的量。
全球催化劑制造商的三大巨頭分別是德國巴斯夫、英國強生豐丸和比利時優米科，全球市場份額約90%，國內市場份額約70%。已能實現批量生產(10kg/批以上)，性能穩定，可靠性高。
國內催化劑生產企業，包括桂巖鉑業、中咨科技、華昌化工、上海唐峰、武漢喜馬拉雅、上海吉平新能源等也在從事相關產品研發。
質子交換膜
質子交換膜位於有機氟化工產業鏈的末端。其上遊是有機氟化工的單體材料，下遊是氯堿工業、燃料電池、電解水、基於質子交換膜的儲能電池等應用領域。
質子交換膜是燃料電池的核心部件，其厚度、化學穩定性和質子傳導率直接影響燃料電池的綜合性能，因此對質子交換膜的性能有很高的要求。
主要有杜邦、科慕、陶氏、3M、戈爾、比利時索爾維、日本旭硝子、旭化成，還有東嶽集團、泛亞微傳動等國內十余家公司。
中國東嶽集團擁有完整的全氟磺酸樹脂產業鏈，是國內市場規模僅次於Gore、Comu的企業。擁有原料、中間體、單體、高分子膜全產業鏈，建成了國內唯壹的全氟酸質子膜樹脂合成生產線。目前已經實現量產和量產供應。
燃料電池堆的工作原理；
氣體擴散層
氣體擴散層(GDL)位於氣體流場層和催化層之間，由碳紙和防水劑PTFE組成，起著支撐膜電極、收集電流、傳導氣體、控制反應水(氣)和熱量的重要作用。
資料來源:國家公共電話公司
海外企業以成熟的技術實現了批量生產。東麗和三菱、Sigri和Feudenberg、美國AvCarb、韓國JNTG等國外廠商都實現了氣體擴散層的規模化生產，並且都有多種適合不同應用場景的產品。
目前國內氣體擴散層技術仍在探索中，碳紙材料實驗室技術可以對標部分國際先進產品，但實現產品規模化生產還有壹定差距。
國內知名的氣體擴散層企業主要有安泰科技、通用氫能、江蘇氫電、江蘇清能、上海和森電氣等。
防噴器是防噴器組穩定運行的關鍵環境
相應的輔助設備(BOP、BalanceOfPlant)是堆棧穩定運行的關鍵環境。
從豐田Mirai未來組合燃料電池系統概述中可以清楚地看到，燃料電池系統的BOP組件為電堆提供了必要的外部環境，引導氫氣流、空氣流和冷凝水流的有序組織和配合是電堆穩定運行的重要因素。
對於BOP來說，其成本構成相對分散，空壓機和電機是氣路的壹些核心部件。
Mirai未來組合燃料電池系統概述；
空氣壓縮機:燃料電池系統的核心部件_
燃料電池空氣壓縮機可以極大地提高電堆的性能。種類很多，其中離心式壓縮機在密度、效率、噪音等方面綜合效果較好，是主要發展方向。
就國產化率而言，空氣壓縮機是我國國產化程度較高的燃料電池關鍵部件。
據印石統計，相比其他輔助系統產品，空壓機較早實現了全功率段國產化，目前國產化率接近100%。
近兩年國內市場燃料電池空壓機供應商主要有Yeti、時嘉透博、金士頓科技、平力科技、煙臺東德工業、德國燃燒動力、冰輪環境等企業。
燃料電池系統的安裝市場結構
總體來看，近年來我國氫燃料電池裝機容量增長較快。目前市場上有很多區域訂單，同時批量供貨的競爭對手也越來越多。市場競爭由壹直到多，市場集中度逐年下降。2020年CR5為64%，比2065，438+09年下降65，438+04%，預計2-3年還會下降。
2020年燃料電池汽車發動機系統TOP3安裝份額為16。%在愛德曼，15。易華通的%,郭虹重建的65，438+02%。
得益於核心材料和關鍵部件的加速國產化，2020年我國燃料電池系統和電堆價格已降低30%-50%。
未來幾年，隨著國產核心部件的規模化和競爭的加劇，預計未來幾年電堆價格將以每年25%-30%的速度下降。
目前，我國燃料電池產業發展迅速，但主要集中在整車組裝和示範運行，產業鏈中的電堆、膜電極、雙極板等核心技術較少。
從燃料電池動力系統集成、環境適應性、可靠性和壽命、成本控制、儲氫等技術指標來看，國內水平與國際水平相差甚遠。目前國內獨立R&D和國外成熟技術廠商並存，但關鍵零部件的材料性能和產量亟待提高。