燃料电池行业分析报告1.doc

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1、摘 要简单地说，燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。它是一种电池，但不需用昂贵的金属而只用便宜的燃料来进行化学反应。这些燃料的化学能也通过一个步骤就变为电能，比通常通过两步方式的能量损失少得多。于是，可以为人类提供的电量就大大地增加了。按照国民经济分类标准，燃料电池行业是电气机械及器材制造业（代码：39）下面的电池制造行业（代码：3940）的子行业之一。燃料电池分类分类方法分类按运行机理分酸性燃料电池，碱性燃料电池按电解质种

2、类不同碱性燃料电池（AFC）、磷酸型燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）及质子交换膜燃料电池（PEMFC）等按燃料类型分氢气、甲醇、甲烷、乙烷、甲苯、丁烯、丁烷等有机燃料，汽油、柴油和天然气等气体燃料，有机燃料和气体燃料必须经过重整器“重整”为氢气后，才能成为燃料电池的燃料。按燃料电池工作温度分有低温型，温度低于200；中温型，温度为200750；高温型，温度高于750数据来源：世经未来一、燃料电池在国内外的发展情况迄今，燃料电池已经历了一个多世纪的发展历程。现代对燃料电池的研究和开发始于20世纪50年代，并以60年代美国将燃料电池成功地应用到载

3、人航天飞行器为标志，使燃料电池在这一特殊领域步入实用化阶段。80年代以后，燃料电池从空间运用转入民用。进入90年代，由于全球性能源紧缺问题日趋突出以及环境保护和可持续发展的迫切要求，燃料电池因其突出的优越性得到了蓬勃的发展，洁净电站、便携式电源即将进入商业化阶段 燃料电池动力汽车进入实验阶段(奔驰、丰田)。如今，在北美、日本和欧洲，燃料电池发电正以急起直追的势头快步进入工业化规模应用的阶段，将成为21世纪继火电、水电、核电后的第四代发电方式。燃料电池技术在国外的迅猛发展必须引起我们的足够重视，现在它已是能源、电力行业不得不正视的课题。早在20世纪50年代，我国就开展燃料电池方面的研究，在燃料电

4、池关键材料、关键技术的创新方面取得了许多的突破。政府十分注重燃料电池的研究开发，陆续开发出30kW级氢氧燃料电极、燃料电池电动汽车等。燃料电池技术特别是质子交换膜燃料电池技术也得到了迅速发展，相继开发出60kW、75kW等多种规格的质子交换膜燃料电池组；开发出电动轿车用净输出40kW、城市客车用净输出100kW燃料电池发动机，使中国的燃料电池技术跨入世界先进国家行列。二、行业发展环境稳定2010年1-12月，国内生产总值397983.20亿元，同比增长10.30%，高于2009年的9.20%。分季度看，一季度增长11.9%，二季度增长11.1%，三季度增长10.6%，经济增长处于增长区间。分产

5、业看，第一产业增加值40497亿元，增长4.3%；第二产业增加值166480.8亿元，增长12.2%；第三产业增加值171005.4亿元，增长9.5%。第二、三产业的增长趋势明显，这为国民经济进入稳定增长态势奠定了基础。数据来源：中国产业数据网1991-2010年中国GDP及其增速三、燃料电池行业投资情况分析（一）重点投资质子交换膜燃料电池新材料的研发和生产质子交换膜燃料电池是最接近商业化的一种燃料电池， 最有希望作为未来电动汽车的发动机，近几十年来取得了长足的发展。2005-2010 年，单是小型电源领域，全世界已经有超过15万套燃料电池交付使用，总功率超过了15MW，其中96%是质子交换膜

6、燃料电池。在交通领域中，质子交换膜燃料电池因为最有希望成为未来电动汽车的发动机而受到广泛关注，全球几乎主要的汽车生产商都在致力于燃料电池汽车的开发。但质子交换膜燃料电池的大规模商业化还面临成本和寿命两大问题，积极开发新材料是解决这两大问题的必经之路， 也是目前质子交换膜燃料电池投资的重点。（二）重点投资直接甲醇燃料电池的研发和生产直接甲醇燃料电池（DMFC）是一种将化学能连续不断地转化为电能的可再生清洁能源，具有能量转化效率高、运行安全方便、发电时间持久等优点，特别适合作为笔记本电脑、电动自行车等便携式中小型化电源或充电电源使用，自20世纪60年代初问世以来，已迅速发展成为国际高新技术竞争中的

7、重要热点之一。（三）重点投资燃料电池汽车的研发和生产从长远来看，氢能作为最洁净、高效的新能源，已经引起全世界的广泛关注。燃料电池汽车以其零尾气排放和对能源的独立性，有望实现汽车工业长期梦寐以求的目标，并向世人展示了其良好的应用前景，虽然短时间内难以大规模商业化，但我国在燃料电池技术开发上仍然拥有一定的优势，应当结合外国先进的汽车制造技术，争取尽快将燃料电池汽车推向市场，因而具有广阔的投资潜力。四、燃料电池行业竞争情况分析通过对燃料电池行业的竞争结构分析可知，目前的燃料电池行业竞争状况呈现以下几个特征：1.在目前燃料电池行业产业化水平较低的情况下，行业现有企业间的竞争主要表现为技术竞争和与政府、

8、下游企业合作关系方面的竞争。2.燃料电池行业下游用户讨价还价能力一般，长期来看，由于燃料电池行业技术要求高，企业集中度较高，下游用户的讨价还价能力将走弱。3.由于燃料电池行业进入和退出壁垒较高，而国内大部分燃料电池科研机构都具有自己所支持的燃料电池企业，因此行业的潜在进入者威胁不是很大。4.由于燃料电池替代品较多，因此替代品对燃料电池产品构成威胁压力。5.上游原料对于燃料电池企业的生产具有重要的作用，而我国燃料电池原料生产集中度较高，而且对国外高端产品依赖性较强，因而燃料电池企业在与上游供应商的讨价还价中相对处于弱势地位。五、燃料电池行业发展状况美国政府将氢能和燃料电池确定为维系经济繁荣和国家

9、安全的、至关重要的、必须发展的技术之一。目前，涉及氢能和燃料电池发展两大核心部门分别是能源部（DOE）和国防部（DOD）。近年来，德国从可再生能源中获得的电力占到其电力总消耗量的比例不断增长，预计到2020年，其可再生能源提供的电力将达到30%，到2030年这一比例将升至50%。可再生能源份额的大幅增长扩大了市场对能源储存产品的需求，例如先进的蓄电池、氢与燃料电池、智能电网和与之相连接的智能仪表等。这些技术将有效解决可再生能源存在的波动性、间歇性和不稳定性，为电网提供高质量的电力，以及为市场提供移动和便携式的零排放环保电力。在政府支持与推动下，日本中介机构为中小企业从事新能源汽车的研究提供了大

10、量支援，同时，由日本经济产业省具体推动，自上世纪90年代以来，开展了燃料电池汽车所需的共用新技术、设备的研究。日本政府还对大学和研究所从事燃料电池开发给予了较多的补贴。韩国是当前世界上第十大能源消费国。氢能研发是韩国政府“21世纪前沿科学计划”的主攻技术领域之一，于2003年启动，成立了“氢能研发中心”。该中心针对韩国未来10年内氢能的发展，将发展目标分解为三个阶段，每个阶段均涉及氢能生产、氢能贮藏和氢能利用三方面的内容，目前已经进入到推广执行阶段。燃料电池研究则在“能源技术研发的10年计划”框架下展开。主导氢能与燃料电池研发的政府机构包括科技部（MOST）和商业、产业和能源部（MOCIE），

11、在两部门之间共同组建了“国家氢能与燃料电池研发组织”。在国家政策和行业技术发展的共同推动下，上汽集团、长安汽车和东风汽车等主要汽车公司纷纷与燃料电池制造商合作推出自己品牌的燃料电池轿车和燃料电池客车，有力地推动了我国燃料电池汽车的进步，技术水平与国际汽车巨头也相差不远，其中以上汽集团出力最多，其控股的上燃动力是我国燃料电池的龙头企业。六、燃料电池行业产业链分析燃料电池行业处于工业产业链的中游，它的上游主要是质子交换膜、催化剂和石墨材料等关键部件原材料行业，而它的下游行业主要包括汽车行业、使用微型燃料电池的数码产品以及电力行业等。由于燃料电池发电相比水电、核能和太阳能等其他新能源发电方法短期来看

12、不具备优势，其产业化还遥遥无期，而汽车行业因其技术相对较成熟而对燃料电池行业而言最为重要。汽车行业数码产品电力行业航空航天燃料电池行业质子交换膜、催化剂和石墨材料等原材料行业资料来源：世经未来燃料电池行业产业链七、行业龙头企业运行稳健我国燃料电池行业企业主要分布在燃料电池研究机构集中的地区以及上海、北京等具备燃料电池产业化初步应用条件的发达城市，主要包括：新源动力股份有限公司、北京飞驰绿能电源技术有限责任公司、北京世纪富原燃料电池有限公司、上海燃料电池汽车动力系统有限公司、上海神力科技有限公司和武汉理工新能源有限公司等。八、行业运行风险分析目前，燃料电池行业存在的主要风险有：国内外经济波动的风

13、险；政策风险；技术风险；区域风险；产品结构风险；供求风险和兼并重组风险等。预计2011年燃料电池行业面临的不确定性因素仍较多，上述各种风险仍然存在。燃料电池行业作为我国国民经济的新兴高科技行业，产业化水平非常低，总体上尚处于研发和小规模示范阶段，行业处于生命周期的初创阶段，未来的发展前景还需要观察行业技术发展状况，因此对燃料电池行业的信贷应基本保持平稳政策。燃料电池行业主要风险因素分析类别风险因素风险特点影响企业范围宏观环境风险宏观经济风险经济增速的回升仍有不确定性行业研发机构所需投资减缓汇率风险人民币汇率变化行业所需原材料和部件进口企业产业政策风险缺乏足够政策支持的风险行业对政策推动依赖程度

14、较大行业所有企业经营环境风险原材料成本风险原材料成本上升行业所有企业兼并重组风险小企业面临兼并、收购行业内小企业企业风险技术风险技术落后导致产品缺乏国内和国际竞争力技术落后企业产品需求风险如果不具备与政府或下游用户良好的关系，则产品销售存在风险部分企业原材料风险原材料供应原材料的供应稳定性原材料供应链不稳定的企业产品替代风险被其他新能源替代如果行业技术进展无法帮助产品更有效地实现产业化，行业有可能被其他新能源替代行业所有企业资料来源：世经未来九、2011年燃料电池行业信贷建议2010年，随着宏观经济政策的继续执行，经济环境逐步好转，我国燃料电池行业又有上海世博会推动，行业的生产经营总体有望好于

15、2009年的表现，但是技术、成本和产业化等问题仍是制约燃料电池行业的瓶颈，行业产业化前途还要努力。预计2011年，经济环境将维持稳健，行业的生产经营也将稳定发展。2011年燃料电池行业的信贷总体原则是：重点支持有政府、汽车龙头企业以及研发能力雄厚的科研研所的信贷需求；关注国家发布的国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定、新兴能源产业发展规划和汽车产业调整和振兴规划等政策中扶持的产品研发和生产项目；选择符合行业发展趋势的高附加值产品和技术研发项目优先支持；同时谨慎对待技术落后企业的信贷项目。目 录第一章 燃料电池行业基本情况1第一节 燃料电池的定义及分类1第二节 燃料电池行业的发展情况1一

16、、燃料电池在国外的发展情况1二、燃料电池在我国的发展情况4第三节 燃料电池行业发展前景6第二章 2010年燃料电池行业发展环境分析7第一节 2010年宏观经济环境分析7一、宏观经济运行7二、金融运行及货币政策11第二节 2010年燃料电池行业政策环境分析14一、重点政策汇总14二、重点政策及重大事件分析14三、政策未来发展趋势16第三节 2010年燃料电池行业技术环境分析17一、各种燃料电池的主要原理和特点17二、未来的技术发展预测21第四节 燃料电池应用分析23一、军事上的应用23二、移动装置上的应用23三、居民家庭的应用23四、空间领域的应用24五、固定的应用25六、运输上的应用25第三章

17、 燃料电池行业投资情况分析27第一节 2010年行业发展基本情况27一、我国燃料电池主要研发机构27二、我国燃料电池电动汽车标准体系29三、我国燃料电池汽车产业化现状34四、我国燃料电池汽车生产最新进展36五、我国燃料电池汽车商业化的制约因素39第二节 2010年燃料电池行业投融资情况分析41一、行业资金渠道分析41二、行业投资特点分析42三、2010年行业投融资事件分析42第三节 2010年燃料电池行业主要发展特点44一、国际氢能与燃料电池技术仍需深入研发44二、行业标准有待完善44三、燃料电池汽车渐成发展趋势44四、政策有效推动成为新能源汽车的动力所在45五、高成本制约燃料电池的产业化生产

18、46第四节 燃料电池行业投资潜力分析46一、我国燃料电池技术的发展情况46二、未来技术突破点51三、投资潜力分析52第四章 行业竞争环境分析54第一节 2010年燃料电池行业集中度情况54第二节 2010年燃料电池行业进入与退出壁垒分析54一、进入壁垒分析54二、退出壁垒分析54第三节 2010年燃料电池行业竞争结构分析55一、“波特五力”模型分析55二、行业当前竞争特点总结56第四节 2010年燃料电池行业生命周期分析57第五章 燃料电池行业发展状况58第一节 主要发达国家的发展情况58一、美国燃料电池汽车的发展情况58二、德国燃料电池汽车的发展情况58三、日本燃料电池汽车的发展情况59四、

19、韩国燃料电池汽车的发展情况59第二节 主要企业的燃料电池汽车发展情况62一、通用汽车62二、丰田汽车64三、奔驰汽车66第六章 2010年燃料电池行业产业链分析69第一节 燃料电池行业产业链介绍69第二节 燃料电池行业上游产业分析69第三节 上游行业对燃料电池行业的影响70第四节 2010年燃料电池行业下游产业分析71一、汽车行业发展情况分析71二、新能源客车发展情况分析73第五节 下游行业对燃料电池行业的影响分析77第七章 企业发展情况79第一节 新源动力股份有限公司发展情况分析79一、企业简介79二、产品结构79三、企业竞争力分析80第二节 北京飞驰绿能发展情况分析82一、企业简介82二、

20、产品结构82三、企业竞争力分析83第三节 北京世纪富原发展情况分析85一、企业简介85二、产品结构85三、企业竞争力分析86第四节 上燃动力发展情况分析87一、企业简介87二、产品结构87三、企业竞争力分析88第五节 上海神力科技发展情况分析90一、企业简介90二、产品结构90三、企业竞争力分析91第六节 武汉理工新能源发展情况分析93一、企业简介93二、产品结构93三、企业竞争力分析93第八章 2011年行业风险分析95第一节 宏观经济环境风险分析95第二节 政策风险96第三节 技术风险97第四节 供求风险97第五节 区域风险97第六节 产品结构风险98第七节 兼并重组风险98第九章 信贷机

21、会分析99第一节 行业总体授信原则99第二节 鼓励类信贷政策建议99一、具体技术和项目99二、具体的企业类型100三、具体地区信贷建议101第三节 允许类信贷政策建议101一、谨慎对待科研实力欠佳的地企业区101二、谨慎对待经济基础一般的地区的企业101三、谨慎对待产业化希望渺小的产品102第四节 限制类信贷政策建议102表 录表1燃料电池分类1表2美国新一代运输用汽车市场价值6表32010年燃料电池行业相关政策汇总14表4不同燃料电池类型主要特征对比21表5燃料电池研发机构政府及非盈利机构27表6燃料电池研发机构研究所27表7燃料电池研发机构高等院校28表8燃料电池研发机构企业29表9上海牌

22、燃料电池轿车主要技术参数36表10上汽集团燃料电池公交客车主要技术参数37表11东风汽车“楚天一号”主要技术参数39表12韩国氢能研发中心的研发计划60表13韩国不同应用领域燃料电池拟达到的性能指标60表14通用Volt汽车主要参数62表152006-2010年汽车行业主要指标统计71表162006-2010年汽车行业工业总产值情况72表172006-2010年汽车行业销售收入情况72表18新源动力分类产品列表80表19新源动力主要燃料电池系统性能参数80表20新源动力燃料电池汽车研发产品80表21飞驰绿能分类产品列表83表22北京世纪富原氢空燃料电池各型号参数85表23北京世纪富原手机燃料电

23、池各型号参数85表24上燃动力分类产品列表87表25神力科技分类产品90表26神力科技燃料电池车主要产品运行情况90表27燃料电池行业主要风险因素分析95图 录图11991-2010年中国GDP及其增速7图22008年以来固定资产投资累计增速8图32008年以来工业增加值增速情况8图42001-2010年中国社会消费品零售总额及增速9图52008-2009年我国进出口月度增速情况10图62008-2010年CPI、PPI走势11图72010年我国货币供应量增速11图82008-2010年我国月度贷款投放规模12图92009-2010年人民币对美元加权平均汇率走势13图10AFC的组成和反应循环

24、图17图11磷酸型燃料电池基本组成和反应原理18图12大连化物所DMFC笔记本电源50图13行业竞争结构55图14产业生命周期57图15通用第五代燃料电池系统与第四代系统对比64图16丰田FCHV-adv汽车造型65图17丰田FCHV-adv汽车结构示意图66图18燃料电池车“B-Cell”车内马达及燃料电池组67图19燃料电池行业产业链69图202006-2010年汽车行业资产及负债变化趋势71图212006-2010年汽车行业总产值情况72图222006-2010年汽车行业销售收入情况73第一章 燃料电池行业基本情况第一节 燃料电池的定义及分类简单地说，燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中

25、的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。它是一种电池，但不需用昂贵的金属而只用便宜的燃料来进行化学反应。这些燃料的化学能也通过一个步骤就变为电能，比通常通过两步方式的能量损失少得多。于是，可以为人类提供的电量就大大地增加了。按照国民经济分类标准，燃料电池行业是电气机械及器材制造业（代码：39）下面的电池制造行业（代码：3940）的子行业之一。表1 燃料电池分类分类方法分类按运行机理分酸性燃料电池，碱性燃料电池按电解质种类不同碱性燃料电池（AFC）、磷酸型燃料电池（

26、PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）及质子交换膜燃料电池（PEMFC）等按燃料类型分氢气、甲醇、甲烷、乙烷、甲苯、丁烯、丁烷等有机燃料，汽油、柴油和天然气等气体燃料，有机燃料和气体燃料必须经过重整器“重整”为氢气后，才能成为燃料电池的燃料。按燃料电池工作温度分有低温型，温度低于200；中温型，温度为200750；高温型，温度高于750数据来源：世经未来第二节 燃料电池行业的发展情况一、燃料电池在国外的发展情况1839年，W illiam Grove成功地将H2和O2分别作为燃料和氧化剂，使传统的电解水过程在电池中进行逆反应，产生了电流。人们通常以此作为燃料

27、电池发展的起点。1889年，Mond和Langer首先采用了燃料电池一词来命名这类电池。迄今，燃料电池已经历了一个多世纪的发展历程。现代对燃料电池的研究和开发始于20世纪50年代，并以60年代美国将燃料电池成功地应用到载人航天飞行器为标志，使燃料电池在这一特殊领域步入实用化阶段。80年代以后，燃料电池从空间运用转入民用。进入90年代，由于全球性能源紧缺问题日趋突出以及环境保护和可持续发展的迫切要求，燃料电池因其突出的优越性得到了蓬勃的发展，洁净电站、便携式电源即将进入商业化阶段 燃料电池动力汽车进入实验阶段(奔驰、丰田)。发达国家都将大型燃料电池的开发作为重点研究项目，企业界也纷纷斥以巨资，从

28、事燃料电池技术的研究与开发，现在已取得了许多重要成果，使得燃料电池即将取代传统发电机及内燃机而广泛应用于发电及汽车上。如今，在北美、日本和欧洲，燃料电池发电正以急起直追的势头快步进入工业化规模应用的阶段，将成为21世纪继火电、水电、核电后的第四代发电方式。燃料电池技术在国外的迅猛发展必须引起我们的足够重视，现在它已是能源、电力行业不得不正视的课题。由于碱性燃料电池在实际使用中，往往采用空气作为氧化剂，会受CO2毒化而大大降低效率和使用寿命，因此，人们认为碱性燃料电池不适合作为汽车动力等方面，并将研究重点转向了质子交换膜燃料电池，只有少数机构还在对碱性燃料电池进行研究。为了解决碱性燃料电池这一问

29、题，国外进行了大量的研究工作。E. Gulzow等研究发现：当电极采用特殊方法制备时，可以在CO2含量较高的条件下正常运行而不受毒化。在电极制备中，催化剂材料与PTFE（聚四氟乙烯）细颗粒在高速下混合，粒径小于1mm的PTFE小颗粒覆盖在催化剂表面，增加了电极强度，同时也避免了电极被电解液完全淹没，减小了碳酸盐析出堵塞微孔及对电极造成机械损害的可能性。此外，还允许气体进入电极，在发生电化学反应的区域形成1个3相区；S.Rahman等将通常电极制备的干法和湿法相结合，提出了过滤法，通过控制PTFE的含量和碾磨时间来优化电极的性能。研究表明：当PTFE的含量为8（质量分数）、碾磨时间为60s时，电

30、极性能最好。通过新的电极制备方法，碱性燃料电池可承受较高的CO2浓度；E. Gulzow等在氧气中加入5的CO2，对碱性燃料电池电极进行连续3500h的实验，未发现CO2对电极的寿命和性能带来影响，说明新的电极制备方法可解决电极CO2毒化的问题。另外也有机构提出采用氨作为氢源，避免CO2的毒化问题。氨在室温下仅需89MPa就可被液化，不需较高能量消耗，且价格低，已有比较完善的生产、运输体系，而氢的使用则需要较长时间进行基础设施建设。氨具有强烈刺鼻的气味，其泄漏很容易检测。和其它燃料相比氨更为清洁，不会对土地造成破坏。氨的爆炸范围比较小，仅1528（体积分数），相对安全。在碱性燃料电池使用中，只

31、需在燃料入口增加1个重整器，将NH3分解为N2和H2即可。所以NH3将有望在碱性燃料电池中广泛使用，具有较好的发展前景。在美国，PlugPower公司是最大的质子交换膜燃料电池开发公司，他们的目标是开发、制造适合于居民和汽车用经济型燃料电池系统。1997年，PlugPower模块第一个成功地将汽油转变为电力。最近，PlugPower公司开发出它的专利产品PlugPower7000居民家用分散型电源系统。商业产品在2001年初推出。家用燃料电池的推出将使核电站、燃气发电站面临挑战，为了推广这种产品，1999年2月，PlugPower公司和GEMicroGen成立了合资公司，产品改称GEHomeG

32、en7000，由GEMicroGen公司负责全球推广。此产品将提供7kW的持续电力。GE/Plug公司宣称其2001年初售价为$1500/kW。他们预计5年后，大量生产的燃料电池售价将降至$500/kW。假设有20万户家庭各安装一个7kW的家用燃料电池发电装置，其总和将接近一个核电机组的容量，这种分散型发电系统可用于尖峰用电的供给，又因分散式系统设计增加了电力的稳定性，即使少数出现了故障，但整个发电系统依然能正常运转。被称为第三代燃料电池的SOFC正在积极的研制和开发中，它是正在兴起的新型发电方式之一。美国是世界上最早研究SOFC的国家，而美国的西屋电气公司所起的作用尤为重要，现已成为在SOF

33、C研究方面最有权威的机构。早在1962年，西屋电气公司就以甲烷为燃料，在SOFC试验装置上获得电流，并指出烃类燃料在SOFC内必须完成燃料的催化转化与电化学反应两个基础过程，为SOFC的发展奠定了基础。此后10年间，该公司与OCR机构协作，连接400个小圆筒型ZrO2-CaO电解质，试制100W电池，但此形式不便供大规模发电装置应用。80年代后，为了开辟新能源，缓解石油资源紧缺而带来的能源危机，SOFC研究得到蓬勃发展。西屋电气公司将电化学气相沉积技术应用于SOFC的电解质及电极薄膜制备过程，使电解质层厚度减至微米级，电池性能得到明显提高，从而揭开了SOFC的研究崭新的一页。80年代中后期，它

34、开始向研究大功率SOFC电池堆发展。1986年，400W管式SOFC电池组在田纳西州运行成功。1987年，又在日本东京、大阪煤气公司各安装了3kW级列管式SOFC发电机组，成功地进行连续运行试验长达5000h，标志着SOFC研究从实验研究向商业发展。进入90年代DOE机构继续投资给西屋电气公司6400余万美元，旨在开发出高转化率、2MW级的SOFC发电机组。1992年两台25kW管型SOFC分别在日本大阪、美国南加州进行了几千小时实验运行。从1995年起，西屋电气公司采用空气电极作支撑管，取代了原先CaO稳定的ZrO2支撑管，简化了SOFC的结构，使电池的功率密度提高了近3倍。该公司为荷兰Ut

35、ilies公司建造100kW管式SOFC系统，能量总利用率达到75%，已经正式投入使用。目前，SiemensWestinghouse宣布有两座250kWSOFC示范电厂很快将在挪威和加拿大的多伦多附近建成。Mobion燃料电池使用了MTIMicro公司的Mobion专利芯片来简化燃料电池内部的复杂结构，这样也可以有效降低燃料电池的成本。这种芯片集成了1个流质的能源模块，可以让燃料电池在040之间的温度条件下和任何湿度条件下使用。Mobion芯片采用了100%甲醇设计，并使用了被动直接甲醇燃料电池技术。整个芯片的体积只有9cm3，可以轻松地被嵌入到各种便携式电子产品中。MTIMicro公司表示，

36、Mobion燃料电池可以提供0.050W/cm2和1.4（Wh）/cm3的能量，并且整个芯片的重量不足29g。二、燃料电池在我国的发展情况早在20世纪50年代，我国就开展燃料电池方面的研究，在燃料电池关键材料、关键技术的创新方面取得了许多的突破。政府十分注重燃料电池的研究开发，陆续开发出30kW级氢氧燃料电极、燃料电池电动汽车等。燃料电池技术特别是质子交换膜燃料电池技术也得到了迅速发展， 相继开发出60kW、75kW等多种规格的质子交换膜燃料电池组；开发出电动轿车用净输出40kW、城市客车用净输出100kW燃料电池发动机，使中国的燃料电池技术跨入世界先进国家行列。“七五”期间，中国科学院长春应

37、用化学研究所1990年承担了中科院PEMFC研究任务，1993年开始进行直接甲醇质子交换膜燃料电池（DMDC）的研究。电力工业部哈尔滨电站成套设备研究所于1991年研制出由7个单电池组成的MCFC原理性电池。“八五”期间，中科院大连化学物理所、上海硅酸盐研究所、化工冶金研究所及清华大学等国内十几个单位进行了与SOFC有关的研究。“九五”期间，国家科技部与中科院将燃料电池技术列入当期科技攻关计划，投资规模逾1亿元，开始进入燃料电池研究的第二个高潮时期。在这个时期，质子交换膜燃料电池被列为重点，以大连化学物理研究所为牵头单位，在中国全面开展了质子交换膜燃料电池的电池材料与电池系统的研究，并组装了多

38、台百瓦、1kw-2kw、5kw和25kw电池组与电池系统。5kw电池组包括内增湿部分其重量比功率为100W/kg，体积比功率为300W/L。“十五”期间，我国“863”计划曾拨款8.8亿元用于支持混合电动车和燃料电池汽车的研发；主要承担单位包括大连化学物理研究所、同济大学、清华大学和上海神力科技公司、上海燃料电池汽车动力系统有限公司、北京世纪富源燃料电池有限公司、北京飞驰绿能技术有限公司以及大连新源动力有限公司等。与此同时，“973”计划拨款约3000万元用于储氢技术、质子交换膜和催化剂的研发；主要承担单位包括清华大学核能与新能源技术研究院，浙江大学、上海交通大学、香港大学等。也正是在这个时期

39、，中国已与全球环境基金/联合国发展计划署成立了燃料电池合作项目，共同提供约1.98万美元的资金支持中国燃料电池项目开发。“十一五”期间，我国“863”计划、“973”计划和科技支撑计划等重大科技项目对制氢、储氢和加氢技术、燃料电池及其部件和原材料技术的研发继续给予经费支持。其中，燃料电池技术的主要研究内容包括：质子交换膜燃料电池低铂载量膜电极技术；质子交换膜燃料电池水平衡气体扩散层技术；阴极支撑型中温固体氧化物燃料电池技术；熔融碳酸盐燃料电池关键技术；其他新型燃料电池技术。“十二五”期间，我国规划要加快推进水电、核电建设，积极有序做好风电、太阳能、生物质能等可再生能源的转化利用，要确保到201

40、5年非化石能源消费占一次能源消费的比重达到11%以上，为实现2020年非化石能源消费比重占一次能源消费比重达15%和单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%至45%的目标奠定坚实的基础。我国对质子交换膜燃料电池的各个组件的开发研究都取得了较大的进展：其中，对于催化剂方面：清华大学科研人员研制出新型铂/碳电极催化剂。将碳载体在使用前置于一氧化碳中活化处理，即将碳载体置于流动的一氧化碳气中加热到350900，活化处理l12h，再用沉淀法把Pt负载到碳载体上，得到Pt/C催化剂；长春应用化学研究所研制出纳米级高活性电催化剂用作阳极催化剂。该催化剂粒度均匀，粒径约（40.5）nm，电化学性能优于国

41、际同类产品；复旦大学利用沉淀方法在表面活性剂存在时，制得纳米负载壁铂/碳催化剂，该催化剂使用效果非常好此外，我国科研人员在研究催化剂时普遍把粉末状活性炭加入氯铂酸溶液，再加入过量甲醛还原，反应中采用软脂酸、硬脂酸或硅油作为表面活性剂，掺杂组分是Pd、Ir、Ru等金属元素或非金属物质之一。在电极组合件方面：北京世纪富原燃料电池有限公司开发出横板涂敷法，在一片质子交换膜上制作多个膜电极的燃料电池，由一片质子交换膜、多个催化层和多个扩散层组成多个膜电极，由多个膜电极和多个导流板组成多个发电单元；北京太阳能新技术公司研制出陶瓷型无机复合材料厚膜电极，材料中组分质量百分含量分别为：石墨2530、Ag25

42、30、PbO3035、BO68、SiO224，将金属或非金属与导电粉末等氧化物组成的无机粘结剂掺合、丝网印刷、烧结、形成微观网络式导电通道。在质子交换膜方面：清华大学研制出聚偏氟乙烯接枝聚苯乙烯磺酸PEM。聚偏氟乙烯溶于甲基吡咯烷酮溶剂中，将该高分子溶液加热至甲基吡咯烷酮的沸腾温度，在该温度下回流0.55h，温度降至90，然后向溶液中加入引发剂，在90保温15 h后降至室温，再向溶液中加入三氯甲烷，直至不溶性固体全部沉淀，将固体取出，加引发剂，再经处理便制得此种质子交换膜。在双极板方面：天津电源研究所研制出实用新型双极板，它包括金属板气体反应区域、气体进口、气体出口。金属板上、下面气体反应区域

43、周围分别设有凹槽，气体进口、气体出口与气体反应区域之间分别设置有暗孔道。该设计改善了电池组的密封性，延长了其寿命，提高了性能；大连化学物理研究所研制出的双极板由3层薄金属板构成，中间为导电流不透气液的分隔板，两边分别置有带条状沟槽的导流板，条状沟槽占整个工作面积的5080%。这种新颖的设计提高了反应气的利用率，从而提高了电池性能。在电解质方面：吉林大学研制出固体复合电解质， 它由基体材料Ce1-xRexO2-d和Ni、Al、Co、Na、Ca、K的金属化合物或NiAl化合物添加剂合成，经过混合、研磨、烧结、冷却、粉碎、研磨等工艺制成。它是用模具直接压制成薄片，烧结后强度可达到10 MPa。用它作

44、PEMFC电解质，可使用甲醇、乙醇、甲烷和乙烷等多种燃料；上海交通大学研制出新型电解质带磺酸盐侧基、羧酸盐侧基的聚芳醚酮， 该聚合物可作为PEM的阳离子组分。第三节 燃料电池行业发展前景燃料电池发电装置每发电1000kWh排出的污染物小于1盎司，而常规燃烧装置为25磅。2005年全球拥有50万个固定的（静止式）燃料电池装置，在2010年，约有250万户家庭使用燃料电池，同时全球大约拥有60万台燃料电池汽车，约占世界汽车生产量的1%。2005年，从事燃料电池开发的公司总投资额已超过10亿美元。而在2010年，燃料电池在价格上基本具备与内燃机竞争的能力。预计到2011年，美国市场上以燃料电池为动力

45、的机动车将占美国汽车市场4%的份额，日本和西欧燃料电池汽车将分别占市场份额的4.5%和3.7%。到2020年，燃料电池汽车将占世界汽车市场的25%。表2 美国新一代运输用汽车市场价值单位：百万美元1998年2000年2002年2007年2002-2007年年均增长率(%）燃料电池汽车0.551.102.2547.684.1混合型汽车2.50198.9719.002293.026.1全电动汽车1984.002264.02707.703627.06.0合计1987.052464.03428.955967.611.7资料来源：世经未来燃料电池汽车市场虽然还不大，美国2002年为225万美元，但5年内

46、，年均增长率为84%，2007年达到4760万美元。大多数汽车制造商都看好质子交换膜(PEM）燃料电池汽车技术。车载燃料电池组件市场现为1.2亿美元，但今后5年内，预计年均增长率为91%。据估计，全球燃料电池市场到2011年将达到350亿美元，2013年将达380亿美元。静止式燃料电池市场将从2008年20亿美元增大到2013年100亿美元，便携式燃料电池市场2013年将达250亿美元，汽车燃料电池市场将从2008年6亿美元增大到2013年100亿美元。第二章 2010年燃料电池行业发展环境分析第一节 2010年宏观经济环境分析一、宏观经济运行（一）国民经济稳定增长2010年1-12月，国内生产总值397983.20亿元，同比增长10.30%，高于2009年的9.20%。分季度看，一季度增