1燃料电池行业迎来两个变化——催化剂

　　首先想和大家分享的是两个方面的变化，正是基于这两方面的变化我们才发布了燃料电池的相关报告并开始推荐，第一方面是来自于政策方面的变化，即政策边际改善的机会。第二方面是传统车厂在燃料电池汽车方面的布局，量产车型在快速增多。我们认为这是两个最核心的变化因素。下面我将对以上两方面做详细说明。

　　（1）政策边际改善？

　　政策方面，5月24日能源局与发改委有一个关于未来能源工业任务布局的内部联合发文，文中15项大任务中有一项提到了氢能和燃料电池，希望积极推动先进燃料电池技术、燃料电池发电以及氢能源等技术发展。

　　我们认为，见微知著，政策好于预期，虽然我国自十五重大科技专项起就对发展燃料电池汽车有所提及，但氢能源领域我们很少看到，氢能如果能够与燃料电池相辅相成，就存在政策向上的空间，我们也期待有其他相关配套政策出台。

　　我们看到日本和德国对于氢能很重视，德国将氢能作为能源互联网中核心的关键因素之一，原因是氢能是化石能源储能的九千倍以上、可重复再利用；能量密度比锂电池高，可达300多瓦时每千克，传统锂电池是100瓦时每千克；而且清洁环保没有碳排放。这是全球使用氢能的大背景。燃料电池和氢能是相互依存的关系，燃料电池是用氢的最佳方式。

　　在燃料电池汽车方面，燃料电池汽车同样存在政策边际改善的机会。

　　我们认为，可能在相当长时间内我国仍会以锂电池纯电动汽车为主，但无论如何，发展到目前阶段锂电池纯电动车仍面临一些质疑，例如碳酸锂价格持续上升，相比最底部已经涨价30倍，全球锂矿产能有限，按磷酸铁力路线（单车使用50克锂）估算，全球锂产能无法满足年产500万辆以上纯电动车的消耗，按三元电池路线来看，钴产能无法满足年产200万辆纯电动汽车的需求，而这还未将消费电子、家电等应用的锂电池计算在内。对于锂矿产储量的担忧，以及对于早期纯电动车的报废、电池回收处理，纯电动车自燃或爆炸等事件有所增加。

　　与此同时，我们也看到，氢能源具备了推广的现实背景，燃料电池汽车具备无资源和能源瓶颈、续航里程高、充电快等优势，燃料电池学派与锂电池学派之间的博弈等各因素推动了燃料电池汽车未来可能存在的政策边际改善空间。

　　（2）传统汽车厂商企图弯道超车？

　　传统汽车厂商的想法相对简单，对于早期没有进行纯电动汽车深度布局卡位的传统厂商来说，不得不面对比亚迪等早期布局纯电动汽车厂商的竞争，这些厂商已经实现了从锂矿、锂电池各类技术路线电芯、模组、BMS系统、电机等高度垂直一体化布局，而且，我们可以预期到未来将会有大量的消费电子或互联网厂商涌入纯电动汽车领域，包括电池厂商也会涌入这一市场，例如比亚迪对于产业链进行的上下游延伸。这样的系统对于传统汽车厂商来说是缺乏积累沉淀优势的，他们很难抢到好的卡位，所以部分传统车厂企图在下一代燃料电池中进行弯道超车。

　　因为氢能源相较锂电池的优势以及燃料电池车与燃油汽车相似的驾驶体验，传统厂商天然具有布局燃料电池领域的积极性，而事情在此时出现变化的原因是，一是因为纯电动车势头过猛，传统汽车厂商不一定能抢到好的卡位，另一方面是，2015年丰田开放了5000多项燃料电池技术专利，，燃料电池进入门槛降低使得技术更加普及。早期燃料电池汽车的技术支持大多需要加拿大Ballard公司，2015年丰台开放专利一年之后，很多传统车厂开始有了自己的燃料电池子公司或合作方，对于Ballard的依赖越来越小。2016年下半年到2018年我们将看到二三十款燃料电池量产车型出现。

　　未来的汽车市场或许将会呈现两个阵营对垒的局面，一边是纯电动汽车阵营，由电池厂商、消费电子和互联网厂商等新锐厂商组成，另一边则是由传统车厂依托燃料电池进行的阵营对垒。这是我们判断燃料电池汽车可能具备机会的最主要催化剂。

　　部分专家认为，燃料电池汽车是电动车发展的终极目标。

　　2什么是燃料电池？

　　下面解读一下什么是燃料电池。简单来说，锂电池通过正极锂化合物、负极的碳，配合六氟磷酸锂电解液进行循环反应发电，燃料电池则是通过电化学反应，将常见可燃气体和液体如氢气、甲烷、天然气、沼气、乙醇、甲醇等燃料，通过催化剂提取能量，无需燃烧。

　　燃料电池技术积累来源于电子化学品、基础化学等科目，已经脱离了原有产业靠工序、物理研究，而是靠化学和新材料来堆砌的新产业的技术。燃料电池相对内燃机燃烧方式的好处是清洁环保属性明确，氢气电化学反应不产生碳，能力密度高，能效转换率可达60-80%，内燃机只能达到30%左右。

　　燃料电池在很多领域已经开始应用。比如早期的航空航天动力应用，最早将燃料电池作为航空航天主要能源方式的可追溯到上世纪50年代美国NASA的阿波罗登月计划，后来燃料电池逐步由航空航天、边远地区发电等领域向商用领域过渡，目前占比最大的应用之一是是发电或辅助备用电源发电，例如美国很多数据中心将燃料电池作为备用电能使用。

　　3什么是燃料电池汽车？

　　除了发电及备用电源发电之外外，燃料电池还可用于汽车工业，如巴拉德和丰田公司的乘用车方面的运用，或运用于叉车等专业工程机械领域，另外还有大巴方面运用的尝试。除此之外无人机、移动装置电源、笔记本等锂电池可用领域原则上燃料电池都可以运用，但超小型装置上燃料电池优势并不明显，所以目前发电和动力系统的应用越来越多。

　　燃料电池汽车也是电动车的一种。只是动力系统从我们熟知的锂电池等换成了燃料电池。

　　电动汽车用电池经历了三代的发展，从早期的铅酸电池到现在大热的锂离子电池，再到燃料电池，技术持续进步，电池性能也在不断优化。目前广泛应用于燃料电池汽车的是质子交换膜燃料电池PEMFC （也叫氢燃料电池），它以纯氢为燃料，具备能量转换效率高、噪音低、无污染、寿命长、启动迅速、比功率大和输出功率可随时调整等性能优势。

　　燃料电池汽车的工作原理是，作为燃料的氢在汽车搭载的燃料电池中，与大气中的氧气发生氧化还原化学反应，产生出电能来带动电动机工作，由电动机带动汽车中的机械传动结构，进而带动汽车的前桥（或后桥）等行走机械结构工作，从而驱动电动汽车前进。

　　4燃料电池汽车的优势

　　我们可以看到燃料电池汽车具备一些典型优势，它续航里程高，充一次5公斤的氢气可以跑650公里，稍差一点的现代途胜可以跑500公里以上，远超锂电池汽车。

　　燃料电池汽车加氢迅速，几分钟可以完成，而锂电池则需要充电45分钟到1小时的时间。

　　燃料电池汽车及系统自重很轻，可以设计成流线型跑车和SUV形态。

　　燃料电池汽车清洁环保，氢燃料没有碳排放问题，排出的主要是水。在2009年哥本哈根全球气候大会后，各国均制定了自己的碳排放目标，随着各国对于清洁环保的意识提升，燃料电池成为了碳排放重要技术指标和维度。

　　下图对比了燃料电池汽车、混合动力汽车、纯电动汽车的优点和缺点。

　　5燃料电池的劣势和市场的担忧有哪些？真的贵吗？真的危险吗？

　　我们看到对于燃料电池的担忧主要有一下几个方面：燃料电池汽车价格偏贵，最便宜的汽车是丰田14年底推出的一款，不考虑政府补贴的话，需要40万元左右，氢气是可燃气体，相对危险，另外加氢不会像电站那样方便？

　　（1）价格

　　首先来看价格。

　　一次购置成本。丰田汽车可以优化到没有政府补贴的情况下售价40万，加上日本政府补贴的话不到30万元，流线型跑车形态很漂亮，这个价格并不贵。而且我们的判断是未来2-3年成本还有大几万的优化空间，单车20-30万的售价并不难接受。

　　日常使用成本方面，中美制氢价格低廉，美国可用天然气重整制氢，成本很低；中国的主流制氢是使用石油石化过程副产氢分离，分离会产生一定的成本，另外有些厂家在用硼氢化钠提取氢，综合成本比电解水要便宜。无论是天然气重整制氢、化学燃料制氢哪种方式都可以通过扩大生产规模进行成本优化。对应到汽车每公里的成本大概是不到一毛钱跑一公里，比2.0T燃油车一公里8毛到一块钱便宜，比锂电池一公里几分钱的成本要贵一些。

　　日本制氢成本是全世界最高的地区之一，因为日本的化石燃料少，所以一般使用电解水制氢，折合每公里4-5毛钱，依旧比燃油车使用成本低，所以日常加氢成本并不高。

　　当行业达到例如几千万辆汽车的规模化量的市场，目前还很难估计和想象，原则上来说储能是有的，问题是怎样进一步优化成本。无论如何，目前来看，价格已经不是最大的问题。

　　（2）安全

　　在技术优化后，安全问题其实并不是问题。很多人从安全性来考虑认为，汽车上带一个氢瓶感觉很危险，事实上是，目前很多出租车和公交车也使用天然气供能。就目前工艺来说，氢瓶是使用钢瓶来储存，丰田使用特制的碳纤维，这种材质的特点是轻量且更加安全防撞击，现有的多项数据显示，车载储氢的安全已经不构成问题。

　　（3）加氢站

　　这部分是我想重点强调的，我认为，燃料电池汽车推广的最大的障碍是加氢站等基础配套设施配套不够。

　　日本、美国加州、德国在政策扶持下已经建立了大量的加氢站，加氢更加方便。目前加氢站和加油站类似，都需要政府推动，建设成本是目前加油站的2-3倍，日常维护成本很高。

　　丰田在美国加州和日本本地建立了很多太阳能加氢站，太阳能加氢是最理想的模式，可循环制氢，有太阳能、水就会有氢气，虽然目前的功率还不便用于主加氢应用，但可以解决最后一公里的里程焦虑问题。此种路径如果能够解决功率转换率的问题，将会成为各个国家追求的目标。

　　另外丰田配套的实时加氢车也会使加氢更加方便。

　　从我们国家目前情况来看，最值得关心的问题是氢能战略的重要性究竟如何，氢能如果定了，燃料电池是必备的用氢技术，加氢站也将不会成为任何阻碍。

　　6燃料电池汽车产业链主要构成

　　燃料电池汽车动力系统最重要的部件：燃料电池、电机、储氢罐、辅助电源（混合驱动必需）。

　　电机系统目前是钕铁硼永磁直流电机运用最为广泛，辅助电源用于瞬间启动以及对能量进行回收，使其更加节能。

　　成本来说，整车制造成本约12万，扣除整车制造，主要成本是燃料电池动力系统，其中成本占比最大的是燃料电池，约70-80%，电机占比约10-15%，储氢罐约占8-10%，辅助电源是占比最低的一项，但很重要，目前量产的车型都会装有辅助电源，是混合驱动必需的装置。

　　综上，最重要的部分是车载燃料电池。电池由燃料电池堆构成，电池堆则是由一片片电池片构成，有点像夹层饼干，每片电池片最核心的部分是支撑电池片的附着版，氢燃料电池的电解质膜主要用质子交换膜。在上面我们用催化剂进行电化学反应，催化层是发生电化反应的场所，是电极的核心部分，电化学反应需要催化剂。另外就是燃料扩散、导流的双极板。这三个组件是燃料电池系统最重要的三个部分，按成本序列来看，质子交换膜成本最大，质子交换膜单车成本约5-6万，催化剂部分如果使用质子交换膜，则必须使用铂金，单车成本约2-3万，双极板是大几千元。

　　质子交换膜成本高和铂贵金催化剂用量大是燃料电池成本居高不下的重要原因。我们认为如果未来贵金属催化剂负载量能够大幅降低，或者能被其他成本更低的催化剂取代，8万元的成本构成则可以被优化。质子交换膜虽然目前被杜邦化学垄断，仍需时间破解替代，但单电池用膜越来越少、成本降低是未来趋势。催化剂技术则不断有新潮流涌现，例如中科院以及上海交大等研究机构都各有新研究出现。

　　我国做的怎么样？

　　我国在燃料电池汽车领域有一定积累，整车厂商此前就有不少在做燃料电池汽车，例如上汽集团、宇通客车、福田、安凯、金龙都在研发，在世博会、奥运会它们都有相关车型推出。燃料电池技术和系统方面，我国研发比较好的中科院旗下的大连化物所，同济大学、上海交大等都有一定的积累。但核心部件比较难突破，因为技术均被国外垄断。

　　7燃料电池汽车产业链A股受益排序

　　从燃料电池汽车产业链条受益排序来看。

　　第一，氢能一定是本地化的。只要扶持氢能源，无论是制氢、储氢、运氢，从氢能角度来说受益的确定性都是最大的。华昌化工拥有最大产能的硼氢化钠用于制氢，如果行业得到扶持应该最先受益。

　　第二是整车，丰田专利开放会使整车最先受益。例如上汽集团、宇通客车、福田、安凯、金龙均有相关研发和车型准备。

　　第三才是燃料电池系统。国内目前做的最好的是大连新源动力，依托于大连化物所，上海神力依托于同济大学。大连新源动力的主要参股方是上汽集团和长城电工、南都电源、新大洲，上海神力的控股方是江苏阳光。

　　第四是核心配件。同济科技和上海神力共同成立了一家子公司中科同力，用于研究质子交换膜，因为此部分的技术最难突破。铂金催化剂较难突破，未来我们可以看到新型催化剂厂商出现。

　　辅助电源部分是动力系统重要的部件之一，未来主力趋势是超级电容器，它的寿命长，启动快，瞬间完成充放电。江海股份应该是超级电容器的龙头公司，我们之前有深度报告推荐。

　　来源：银河证券