质子交换膜燃料电池前景

质子交换膜燃料研究现状

20世纪60年代，美国通用电气公司首先将pEMFC用作双子星座宇宙飞船的电源。当时电池采用的是聚苯乙烯磺酸膜，由于这种膜在电池工作过程中易于降解，导致电池寿命缩短，而且污染了电池反应生成的水，使宇航员无法饮用，而使对pEMFC的研究在很长一段时间内处于低谷。杜邦公司生产的全氟磺酸型质子交换膜在pEMFC中的应用，使燃料电池的寿命超过了57000h，使其寿命提高了三倍。尽管燃料电池的性能随材料性能的提升而提升，但由于昂贵的结构材料和高铂黑用量，阻碍了pEMFC的进一步发展，此后的载人航天飞行电源选定了碱性燃料电池。

1983年加拿大特种部注意到pEMFC可以满足特殊的特种要求并有良好的商业前景，开始资助Ballard公司发展pEMFC，随后许多国家都陆续开展pEMFC的基础理论和应用研究工作，至今在催化剂（非贵金属催化剂、阴极催化剂寿命以及催化剂改性方面）、电极（膜电极的测量方法及新型制备方法和电堆电极均一性等方面）、质子交换膜寿命和膜的改性和双极板等方面已取得了突破性进展。

加拿大的Ballard能源系统公司在加拿大特种部资助下，pEMFC研究开发领域的权威机构。1989年。从美国特种部购买了燃料电池技术。经过十多年的研究开发，成功地研制出了多种系列的pEMFC。自1994年以来，Ballard公司先后与奔驰、大众、通用、福特、丰田、日产等著名汽车公司合作，开发出多种pEMFC汽车。

Ballard公司与奔驰、福特等公司共同投资建立了pEMFC发动机公司，从1997年起。温哥华和多伦多，年产20万台电动车发动机的两个生产企业已在建设之中，计划2003年把pEMFC电动车正式推向市场。Ballard公司还与美国、法国的大型供电公司共同投资组建了合资企业，生产250KW级分散型pEMFC电站设备。这些公司的建立标志着pEMFC氢能源系统已走出实验室，进入了加速产业化的阶段。在美国plug-powH-power等公司生产的以天然气为燃料的510KW，pEMFC小型电站已经投放市场，这种电站适用作家庭电站、应急电源、不间断电源。

日本、德国、英国、意大利、俄罗斯等国以及一些著名跨国企业也加入了研制pEMFC系统和pEMFC电动车的行列。自2000年下半年石油价格问题引起各国严重关注以来，除美国、加拿大外。发达国家，特别是美国都大大加强了对燃料电池技术商业化的投入，仅美国能源部的研究经费预算就超过1亿美元，大大超出前一年度的预算。研究重点具有明显的产业化导向，如：燃料电池资料部件，应用开发，行业规范，环境配套，发展战略，市场战略等。

pEMFC和电动车已被列入“九五”国家科技攻关计划，目前，中国氢能源已规模制备、储运及相关燃料电池的基础研究”也已入选2000年“国家重点基础研究项目”pEMFC电动车还被列为面向产业化的国家“十五”863重大科技攻关专项和上海市“十五”重大科技攻关项目。另外，中国与意大利在氢能技术开发上的合作项目也即将启动。

国内质子交换膜燃料电池与发达国家几乎是站在同一起跑线上，燃料电池电动车是选中的重要发展方向，以燃料电池作为动力电源的汽车。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物，因此燃料电池车辆是无污染汽车，燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2~3倍，因此从能源的利用和环境保护方面，燃料电池汽车是一种理想的车辆。

根据新思界发布的《2017-2021年质子交换膜燃料电池行业深度分析及“十三五”发展规划指导报告》显示，质子交换膜燃料电池下游应用领域主要分为三大块。

首先是便携式电源领域，这一领域由于对质子交换膜燃料电池的使用量相对较少，因此整体占比较小，约为4.2%；

其次是固定式发电领域，这一领域是质子交换膜燃料电池的主要应用领域，应用规模较大，在整体的需求中占比较大，约为78.8%；

再次是交通运输领域，近年来，随着新能源汽车等的不断发展，质子交换膜燃料电池在交通运输领域的应用越来越多，占比也在逐渐增加2017年的占比约为17.0%。

2017年中国质子交换膜燃料电池下游应用领域结构占比分析

新思界行业分析师表示，中国质子交换膜燃料电池行业发展起步相对较晚，并且该行业存在较大的技术壁垒，造成目前国内质子交换膜燃料电池生产企业数量相对较少，市场集中度偏高的局面。

现阶段，国内主要的生产企业分别是新源动力股份有限公司、上海神力科技有限公司、上海攀业氢能源科技有限公司、湖南科力远新能源股份有限公司、维动新能源股份有限公司、上海舜华新能源系统有限公司等，这些公司掌控了中国质子交换膜燃料电池绝大部分的市场份额。

未来，随着我国质子交换膜燃料电池行业不断发展，技术水平不断提高，行业的技术壁垒将会有所降低，并且受到较为广阔的发展前景和较大的利润空间的吸引，中国质子交换膜燃料电池行业企业数量将会快速增长。届时，新进入者将会使得市场竞争不断加剧。随着更多的企业的崛起，目前大型企业的市场份额将会被分解，我国质子交换膜燃料电池行业的市场集中度也会随之降低。

同时，市场格局的改变也将会给质子交换膜燃料电池行业的发展带来新的景象，新的企业力量的注入将会给行业的发展带来新的活力。而产能的不断增长和竞争的不断激烈化也会导致质子交换膜燃料电池的价格不断下降，而价格的下降将会大大拓展其在各领域的应用规模，市场需求将会快速增长，因此质子交换膜燃料电池未来的发展前景看好。