质子交换膜燃料电池市场分析:全球燃料电池市场规模为36.9亿美元
2023年03月28日
质子交换膜燃料电池( PEMFC)采用可传导离子的聚合膜作为电解质,所以也叫聚合物电解质燃料电池( PEFC)、同体聚合物燃料电池(SPFC)或固体聚合物电解质燃料电池( SPEFC)。
质子交换膜根据含氟情况进行分类,主要可分为四类,全氟质子交换膜(Nafion膜)、部分氟化聚合物膜、新型非氟聚合物膜、复合膜。由于全氟磺酸树脂(PFSA)分子的主链具有聚四氟乙烯结构,具有优良的热稳定性、化学稳定性和较高的力学强度,聚合物膜的使用寿命较长;同时分子支链上的亲水性磺酸基团能够吸附水分子,具有优良的离子传导特性。由于非氟质子膜在苛刻的电池工作环境中很快会降解破坏,无法具备全氟磺酸离子膜的优异性能。
据统计,全球燃料电池市场规模为36.9亿美元,同比上涨10.15%。根据全球PEMFC燃料电池出货量占比为78.08%,测算出全球质子交换膜燃料电池市场规模为28.81亿美元。
质子交换膜燃料电池(PEMFC)是现阶段国内外燃料电池主流应用技术,是燃料电池汽车迈入商业化进程的首选。而质子交换膜(PEM)是质子交换膜燃料电池的关键材料,全球质子交换膜基本由国外大公司生产,近年来有部分企业成功实现了国产化技术突破与批量生产。我国氢燃料电池目前正处于商业导入期,我国《节能与新能源汽车技术路线图》燃料电池汽车发展目标为1万辆、10万辆以及100万辆,预计将带来质子交换膜需求量约2640万平,市场空间可达132亿元。随着我国氢能产业发展中长期规划发布,在国家密集出台政策引导并鼓励氢产业发展的支持下,我国氢燃料电池汽车产业将步入快速发展阶段。
质子交换膜燃料电池是在电动汽车上最有应用前景的电力能源之一。组成质子交换膜燃料电池的基本单元是单体燃料电池。如前所述,单体电池的电化学电动势大约1 V左右,其电流密度约为100 mA/cm2。因此,一个实用化的质子交换膜燃料电池系统,必须通过单体电池的串联和并联形成具有一定功率的电池组,才能满足绝大多数用电负载的需求。此外,还要为系统配置氢燃料储存单元,空气(氧化剂)供给单元,电池组温度、湿度调节单元,功率变换单元及系统控制单元等,将燃料电池组成为一个连续、稳定的供电电源。
据杭州中经智盛市场研究有限公司发布的《2022-2026年质子交换膜燃料电池市场现状调查及发展前景分析报告》显示:质子交换膜处于有机氟化工产业链末端,其上游是有机氟化工的单体材料,下游是基于质子交换膜的氯碱工业、燃料电池、电解水、储能电池等应用领域。从上游来看,质子交换膜的直接材料为全氟磺酸树脂材料,向上延伸至有机氟化工中的四氟乙烯、全氟烷基乙烯基醚等单体材料,向上溯源可以追溯至萤石、氟化氢、制冷剂等原材料,从下游看,质子交换膜应用广泛,主要应用于氯碱工业、燃料电池、电解水、储能电池等领域,其中氯碱工业与燃料电池为主要应用领域。
统计数据显示,PEMFC是目前全球最主要的燃料电池类型,2020年PEMGC出货量占全部燃料电池出货量的78.08%,其次是SOFC占比为11.19%。
随着氢能源行业整体产销回暖,市场景气度提升,整体产业链认知提升。从上游质子交换膜等原材料端到下游燃料电池汽车终端应用,整体应用指标越发精细,实际可操作性逐步提升,对于行业技术发展带动积极作用。同时资本对于燃料电池行业整体关注度提升,虽然完全商业化仍有较长的路要走,但工艺和技术整体进步明显,预计随着行业热度持续上升,质子交换膜作为燃料电池核心原材料需求有望迎来大幅度提升。