2022年11月15日－11月17日，佛山市召開第六屆氫能大會(huì)。

本屆大會(huì)以“零碳中國(guó)，氫能未來”為主題，頂著疫情的壓力，吸引了上百家氫能及燃料電池企業(yè)參展，說明了氫能及燃料電池行業(yè)蓬勃發(fā)展的喜人態(tài)勢(shì)，但也能看出燃料電池產(chǎn)業(yè)尚未完全進(jìn)入高潮，各公司迫切展示自身以找到目標(biāo)客戶維持自身存活發(fā)展的強(qiáng)烈愿望。

總體來說，氫能被國(guó)家賦予能源屬性后，朝陽(yáng)行業(yè)態(tài)勢(shì)日益凸顯，開始展現(xiàn)出政府期待的局面，并越來越獲得社會(huì)資本的重視。在筆者參與的技術(shù)論壇上，每位分享人一下場(chǎng)便立馬被各路投資團(tuán)隊(duì)團(tuán)團(tuán)圍住詢問相關(guān)問題并添加微信，尋找進(jìn)場(chǎng)機(jī)會(huì)。

本人是一名燃料電池行業(yè)研發(fā)工程師，在參加展會(huì)的這幾天里，幾乎逛遍了所有展臺(tái)并同相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了探討交流，基于技術(shù)角度梳理分析了佛山氫能展燃料電池企業(yè)展品及其前景，希望這篇文章能夠?qū)⒎鹕綒淠苷股系娜剂想姵貐⒄蛊髽I(yè)串起來，給大家提供一個(gè)整體和全局的視角審視佛山燃料電池的參展企業(yè)，從而形成自身對(duì)相關(guān)企業(yè)的認(rèn)識(shí)和定位，為投資打下基礎(chǔ)。

此次參加氫能展會(huì)的燃料電池企業(yè)非常多，現(xiàn)將其分為兩類，一類是氫能及燃料電池行業(yè)基礎(chǔ)服務(wù)類，這類公司的特點(diǎn)是其產(chǎn)品比較成熟，在氫能與燃料電池行業(yè)的只是其業(yè)務(wù)板塊的拓展且拓展難度小，這包括：1）傳感器；2）流體減壓及各類閥件；3）流體流量測(cè)量；4）流體雜質(zhì)去除與純化；5）散熱水泵、散熱液、散熱風(fēng)扇和散熱器；6）生產(chǎn)產(chǎn)線搭建，如激光焊接、壓堆機(jī)及電堆裝配生產(chǎn)線等；7）密封膠和硅膠氣管等；8）傳統(tǒng)測(cè)試設(shè)備和電氣設(shè)備，如直流電源、電子負(fù)載、高頻阻抗儀及DC／DC等。

另一類是與燃料電池行業(yè)高度相關(guān)的公司，其業(yè)務(wù)基本只與燃料電池相關(guān)，存在技術(shù)攻關(guān)難度，是燃料電池的關(guān)鍵零部件，每種零部件的研發(fā)進(jìn)度顯著影響燃料電池在實(shí)際運(yùn)用時(shí)的好壞程度，具有很寬的技術(shù)護(hù)城河且行業(yè)龍頭未定，具有很高的投資價(jià)值，值得重點(diǎn)關(guān)注。分述如下。

1

氫氣供給系統(tǒng)

作為受到國(guó)家補(bǔ)貼的八大零部件之一，該系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是去除氫氣循環(huán)泵以節(jié)約系統(tǒng)成本并降低設(shè)備復(fù)雜度。引射器發(fā)展的瓶頸問題在于低功率（小流量）工況下引射器不能工作，其技術(shù)路線是在一個(gè)引射器內(nèi)放置多條引射回路以增加引射器的功率覆蓋范圍。此外，佳安氫源公司展覽的氫氣消納器的展覽讓我眼前一亮，該部件著重解決燃料電池在密閉環(huán)境下長(zhǎng)期使用導(dǎo)致的安全性問題，武漢理工大學(xué)的教授也基于此想法申請(qǐng)過科技部項(xiàng)目解決氫氧燃料電池在潛艇中運(yùn)用的安全性問題。

圖1 氫氣供給系統(tǒng)

2

空氣供給系統(tǒng)

空氣供給系統(tǒng)中技術(shù)含量最高的便是空氣壓縮機(jī)，作為燃料電池的“肺”，也是受到國(guó)家補(bǔ)貼的八大零部件之一，具有非常高的技術(shù)壁壘。隨著質(zhì)子交換膜逐漸變薄以及運(yùn)行和控制策略優(yōu)化，空氣供給系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是加濕器將逐漸被淘汰以降低成本和系統(tǒng)復(fù)雜度。

圖2 空氣供給系統(tǒng)

3

膜電極

膜電極性能的好壞很大程度上決定了燃料電池性能的好壞，被譽(yù)為燃料電池的“心臟”，也是能夠拿到國(guó)家補(bǔ)貼的八大零部件之一。

膜電極內(nèi)包含質(zhì)子交換膜、催化層和擴(kuò)散層（碳紙），也是能夠拿到國(guó)家補(bǔ)貼的三大零部件，都具有非常高的技術(shù)含量。其中，膜電極的技術(shù)難點(diǎn)在于：1）如何使催化層均勻涂覆于質(zhì)子交換膜表面；2）如何保持?jǐn)U散層和催化層的良好接觸；3）如何加快反應(yīng)物質(zhì)的傳輸速率并增大生成水的排除速率。

目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)建成投產(chǎn)的均為膜電極的第二代生產(chǎn)技術(shù)，即卷對(duì)卷生產(chǎn)工藝（CCM），最先進(jìn)的第三代膜電極技術(shù)為有序膜電極技術(shù)，這能極大地加快反應(yīng)物質(zhì)的傳輸速率并減小鉑載量，目前正在研發(fā)階段。

質(zhì)子交換膜的技術(shù)難點(diǎn)在于：1）如何增加質(zhì)子交換膜的溫度耐受能力，避免質(zhì)子交換膜在高溫下的“脆化”現(xiàn)象，從而增加電堆系統(tǒng)工作溫度，這有利于電堆的水熱管理；2）如何在保證機(jī)械強(qiáng)度的條件下減薄質(zhì)子交換膜厚度。這有利于減少電堆的內(nèi)阻和電堆的水管理。質(zhì)子交換膜的研發(fā)技術(shù)難度大，目前國(guó)內(nèi)運(yùn)用較多的仍為美國(guó)杜邦的Nafion膜，不過東岳和仙湖實(shí)驗(yàn)室也正迎頭趕上，有成為該領(lǐng)域龍頭的趨勢(shì)。

催化劑的技術(shù)發(fā)展目標(biāo)為：1）如何提高催化劑壽命；2）如何提高催化劑活性，減低活化阻抗；3）如何加強(qiáng)傳質(zhì)，減少濃差極化阻抗；4）如何降低鉑載量，減少生產(chǎn)成本。

目前燃料電池的很多壽命數(shù)據(jù)都是基于催化劑在旋轉(zhuǎn)圓盤電機(jī)上進(jìn)行循環(huán)電勢(shì)掃描得到的，但根據(jù)筆者的工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來看，這個(gè)數(shù)據(jù)與膜電極在整車工況使用下的實(shí)際壽命影響不大。

碳紙的主要生產(chǎn)材料是碳纖維，這部分技術(shù)我國(guó)還有待進(jìn)步。

武漢理工一直是國(guó)內(nèi)燃料電池研發(fā)的領(lǐng)頭羊之一，之前制作的膜電極也多次出口國(guó)外，獲得了上億元的成交額，目前基于武漢理工成立的仙湖實(shí)驗(yàn)室，能夠?qū)⒐β拭芏茸龅?W／cm－2以上，可以算是國(guó)內(nèi)頭部企業(yè)之一了。此外，從豐田承擔(dān)過第二代Mirai研發(fā)的李樺博士指出，當(dāng)額定功率密度達(dá)到2．4W／cm－2＠0．6V，此時(shí)燃料電池的成本便能夠逼近內(nèi)燃機(jī)。

圖3 仙湖實(shí)驗(yàn)室膜電極性能分析

圖4 膜電極性能發(fā)展目標(biāo)