按照我們了解到的數(shù)據(jù)，2015年全球燃料電池銷量可能不足2000輛，其中占比最大的是豐田和現(xiàn)代途勝，市場總體規(guī)模依然較小。日本調(diào)查公司富士經(jīng)濟(jì)預(yù)測，2030年度燃料電池汽車全球市場規(guī)模將超過198萬-199萬輛，總金額將達(dá)4.75萬億日元，而2014年度全球市場規(guī)模約為11億日元，潛力增長空間巨大。那么，現(xiàn)在制約行業(yè)發(fā)展的主要因素有哪些？解決哪些問題后，燃料電池汽車將大幅放量？

我們調(diào)研后認(rèn)為，燃料電池系統(tǒng)價(jià)格高、氫氣儲存運(yùn)輸難、加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施配套不完善、燃料電池企業(yè)研發(fā)投入大、產(chǎn)業(yè)化周期長都是阻礙行業(yè)發(fā)展的不利因素，但這些不利因素都在逐步發(fā)生好的變化。

一、成本較高一直是制約燃料電池汽車發(fā)展的最重要原因

影響燃料電池汽車發(fā)展最大的因素是居高不下的成本問題，使用昂貴的質(zhì)子交換膜、貴金屬鉑作為催化劑、石墨雙極板高昂的加工成本等，導(dǎo)致質(zhì)子交換膜燃料電池成本約為汽油、柴油發(fā)動機(jī)成本10-20倍。因此，在所有商業(yè)化量產(chǎn)的燃料電池汽車中，最便宜的是豐田的Mirai，在日本售價(jià)是700萬日元，疊加日本政府補(bǔ)貼后相當(dāng)于500萬日元，對應(yīng)人民幣約30萬元。與傳統(tǒng)燃油乘用車相比，依然屬于價(jià)格較高的水平。

從氫燃料電池汽車動力系統(tǒng)成本構(gòu)成來看，占比最大的是燃料電池系統(tǒng)，其造價(jià)約占總成本的三分之二，還有氫氣儲存系統(tǒng)和其他配件。要降低燃料電池系統(tǒng)成本，首要問題就是降低燃料組電池成本。現(xiàn)在燃料電池組的成本是1000-2000美元/kW，如果未來要取得商業(yè)化，并與內(nèi)燃機(jī)汽車競爭，燃料電池的成本必須降到50美元/kW。而降低燃料電池系統(tǒng)核心組件成本，迅速擴(kuò)大銷售規(guī)模都是大幅降低燃料電池汽車總成本的主要途徑。

燃料電池組中最重要、成本占比最大的是質(zhì)子交換膜、電極(催化劑和擴(kuò)散膜)、雙極板。

1.質(zhì)子交換膜是燃料電池的核心，也是成本占比最大的組件

目前國內(nèi)企業(yè)主要向美國杜邦公司采購，每平米質(zhì)子交換膜成本約為400美金以上，一般每輛氫燃料電池汽車需要20平米以上，整車光質(zhì)子交換膜成本就需要5萬元，按照豐田最新Mirai燃料電池汽車售價(jià)30萬元來算，光質(zhì)子交換膜就占到整車成本15%以上。

2.鉑金催化劑成本較高，降低使用量或?qū)で筇娲烦蔀楫?dāng)前的重要研究主題

催化劑是發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的關(guān)鍵成分，目前質(zhì)子交換膜燃料電池的陰極和陽極有效催化劑仍以鉑和鉑碳顆粒為主，鉑貴金屬催化劑用量大和質(zhì)子交換膜成本高是燃料電池成本居高不下的重要原因。

2014年豐田氫燃料SUV車型每輛車使用的鉑金為100克，預(yù)計(jì)未來將減少到30克左右，按照GFMS預(yù)計(jì)，2016年鉑金平均價(jià)格達(dá)到每盎司1,005美元，相當(dāng)于每輛車的燃料電池系統(tǒng)僅鉑金催化劑成本就有2萬多元，占目前燃料電池汽車整車成本的6%以上。如果整車的催化劑用量真的能夠降低到豐田預(yù)期的30克，其對應(yīng)的成本就能降低到6000多元。

為了降低鉑的使用量，各大公司進(jìn)行了持續(xù)研究，近幾十年來，膜電極上催化劑鉑的負(fù)載量從10mg/cm2降到了0.02mg/cm2，降低了近200倍。比如美國能源部燃料電池技術(shù)辦公室FCTO用新的d-PtNi催化劑替代了NSTFPtCoMn催化劑，使得燃料電池系統(tǒng)的價(jià)格下降了1.85美元/kW；豐田公司力求通過改進(jìn)鉑金材料的鍍層技術(shù)來降低鉑金催化劑的使用量。如果未來貴金屬催化劑負(fù)載量能夠大幅降低，或者能被其他成本更低的催化劑取代，那么燃料電池系統(tǒng)放量的機(jī)會也將大幅提升。

質(zhì)子交換膜的大規(guī)模應(yīng)用及其他燃料電池其他部件優(yōu)化，都會給燃料電池系統(tǒng)帶來較大的成本下降空間。

3.表面改性的多涂層結(jié)構(gòu)金屬雙極板將大幅優(yōu)化鍍層成本

雙極板是輸送和分配燃料的重要組件。過去主要用石墨制作雙極板，它具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和耐腐蝕性，但石墨的脆性造成了加工困難，因此加工費(fèi)用非常高，加上比較不易減薄厚度，因此綜合成本較高。

近兩年，金屬板如不銹鋼、鋁、鈦、鎳等材料具有強(qiáng)度高、加工性能好、導(dǎo)電導(dǎo)熱性強(qiáng)、成本低等優(yōu)點(diǎn)，開始在部分領(lǐng)域替代石墨雙極板。不過金屬板在高溫及酸性環(huán)境下易腐蝕，因此主流做法是在金屬雙極板表面鍍上金屬防護(hù)層。

我們認(rèn)為，表面改性的多涂層結(jié)構(gòu)金屬雙極板具備更大的發(fā)展空間，也能解決石墨雙極板存在高成本問題。比如，瑞典Impact Coatings公司推出的一種Ceramic MaxPhase陶瓷涂層，將其涂在不銹鋼板上來防腐蝕，該技術(shù)在節(jié)約成本上體現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，可將燃料電池的鍍層成本降低到每千瓦5美元，并有望提早達(dá)到2017年美國能源部目標(biāo)的每千瓦1美元。

4.規(guī)?；a(chǎn)也會使得燃料電池系統(tǒng)價(jià)格下降

規(guī)模生產(chǎn)也將大幅降低燃料電池成本，因此，成本下降和銷量上升是相輔相成的關(guān)系。

根據(jù)美國能源部燃料電池技術(shù)辦公室(FCTO)的研究，當(dāng)生產(chǎn)1000套質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)時(shí)，燃料電池堆棧的成本為154美元/kW，燃料電池系統(tǒng)的成本為216美元/kW而生產(chǎn)10000套質(zhì)子交換膜燃料電池時(shí)，燃料電池堆棧的成本大幅下降到了61美元/kW，燃料電池系統(tǒng)大幅下降到103美元/kW。

以豐田Mirai為例，其燃料電池系統(tǒng)輸出功率為114kW，如果年生產(chǎn)1000輛燃料電池汽車，每輛車的燃料電池系統(tǒng)價(jià)格為2.4萬美金，而生產(chǎn)10000輛燃料電池汽車，每輛車的燃料電池系統(tǒng)價(jià)格僅為1.2萬美金。

總之，經(jīng)過對構(gòu)成主要成本的關(guān)鍵組件質(zhì)子交換膜、催化劑和雙機(jī)板進(jìn)行成本優(yōu)化，同時(shí)加速推動規(guī)模化生產(chǎn)，燃料電池汽車的成本就能大幅下降。以豐田為例，其于2014年12月15日推出的燃料電池汽車Mirai在日本的售價(jià)為700萬日元左右，享受政府補(bǔ)貼后500萬日元，折合人民幣29.85萬左右，已經(jīng)達(dá)到初步向市場推廣的基礎(chǔ)。

二、燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)配套更加完善

目前制氫成本、運(yùn)輸氫氣成本較高，以及加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施不完善都對燃料電池汽車發(fā)展構(gòu)成制約。

從常規(guī)認(rèn)知不同的是，我們拆解用戶常規(guī)加燃料成本來測算，氫氣并不比汽油車貴。按照日本石油前期發(fā)布的液化氫價(jià)格1000日元/kg，豐田Mirai的氫氣罐每次可以加氫氣5kg，一次加滿氫氣罐需要5000日元，按照現(xiàn)行匯率相當(dāng)于人民幣298元。按續(xù)航力650km測算，每公里不到五毛錢。而常規(guī)2.0T汽油車每公里約花費(fèi)7-8毛錢。也就是說，目前用戶的日常加氫成本還會低于加油成本。如果未來制氫成本進(jìn)一步下滑，燃料電池汽車給用戶帶來的邊際成本改善就更加明顯，行業(yè)發(fā)展有機(jī)會加速。

1.工業(yè)制氫已經(jīng)部分得到解決，生物質(zhì)及太陽能制氫值得期待

氫主要以化合物存在于自然界，例如水、天然氣、石油中。目前，大約有95%的氫氣來自于石油化工業(yè)。工業(yè)化氫氣制備方式有很多種，目前來看，天然氣轉(zhuǎn)換制氫或石油化工等工業(yè)活動副產(chǎn)品氫氣分離性價(jià)比較高。

短期內(nèi)氫氣制備主要靠電解水和天然氣、甲醇、煤等燃料制備。

（1）以天然氣、石油、甲醇為原料裂解制取氫氣是當(dāng)今制取氫氣最主要的方法。目前，美國大部分氫氣是通過大規(guī)模天然氣轉(zhuǎn)化而來，這是目前成本較低且環(huán)保的制備氫氣的方法。

（2）在生產(chǎn)合成氨、合成甲醇、石油煉制等工業(yè)過程中氫氣作為一種副產(chǎn)品可以被生產(chǎn)和分離出來。

（3）水電解制氫是目前應(yīng)用較廣且比較成熟的方法之一。但水電解制氫能耗仍高，一般每立方米氫氣電耗為 4.5-5度左右，因此，工業(yè)制氫一般不用這種方式。

從中期來看，制氫技術(shù)主要基于可再生資源如生物質(zhì)制氫。生物質(zhì)資源豐富，是重要的可再生能源，生物質(zhì)可通過氣化和微生物進(jìn)行制氫，目前仍比較考驗(yàn)轉(zhuǎn)化技術(shù)。

長期來看，以太陽能為基礎(chǔ)的零排放制氫技術(shù)將成為可能，目前這種技術(shù)的轉(zhuǎn)化率還比較低，但是已經(jīng)被日本廠商用作太陽能加氫站，作為臨時(shí)性和補(bǔ)充性的一種氫燃料補(bǔ)給方式存在。2015年12月25日，本田技研工業(yè)設(shè)置于和光本社大廈的SHS加氫站正式開始使用，SHS加氫站使用本田獨(dú)自開發(fā)的高壓水電解系統(tǒng)PowerCreator為核心，使用太陽能發(fā)電而來的電力運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)無排放的氫生產(chǎn)。

2、氫氣運(yùn)輸不存在明顯困難

目前，氫氣運(yùn)輸方式有低溫液體油罐卡車、氣體管拖車、鐵路及駁船。氫氣長期以來在工業(yè)中有廣泛運(yùn)用，加氫站氫氣運(yùn)輸與工業(yè)應(yīng)用中點(diǎn)對點(diǎn)運(yùn)輸類似，因此傳統(tǒng)的氫氣運(yùn)輸方式可以廣泛應(yīng)用于燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)。