特斯拉引爆新能源市场，燃料电池迎来新机遇

原标题：特斯拉引爆新能源市场，燃料电池迎来新机遇 | 睿兽分析 来源：创业邦

出品：创业邦研究中心

作者：王搏

当前，马斯克和Model3纯电动汽车正处于舆论的风口，特斯拉中国工厂的投产和补贴后29.905万元的售价让本就吸引眼球的新能源汽车市场再次火热。特斯拉的股价也持续创出新高，首次超过1000亿美元，成为市值仅次于丰田的全球第二大汽车公司。舆论认为Model3就如同手机中的iPhone4，将彻底改变汽车行业，开启智能化汽车时代。

而在另一方面，同为新能源汽车的燃料电池汽车，依靠技术的进步成本逐步下降，让其商业化前景成为可能。日本作为在此领域的领先者在不断做出创新，其他国家也制定了雄心勃勃的氢能源计划。我们本篇就要带您认识燃料电池及其在新能源汽车的应用，并探讨其商业化前景和投资机会。

Part.1

燃料电池的原理和特性

18世纪初，英国人哈姆戴维首次描述了燃料电池的概念，1839年，英国的科学家威廉·格罗夫真正制作出了第一块燃料电池。20世纪50年代，英国剑桥大学教授培根在实验室用高压氢试制成功燃料电池。20世纪70年代，美国成功地将燃料电池应用于航天飞船辅助电源上，成为第一个实现氢燃料电池技术应用的国家。

20世纪90年代，各国相继开展燃料电池在新能源汽车上的应用研究，然而因成本问题，氢能源技术的商业化进展缓慢。直到2014年日本燃料电池技术的突破，推出第一代氢燃料电池汽车Mirai，其续航里程接近500公里，加氢只需3-5分钟，价格在补贴前约46万元人民币。氢燃料电池作为真正的清洁能源再次被各国重视起来，各国都相继出台了氢能源规划。日前，丰田的第二代Mirai已正式推出，续航里程增加至644km，预计年底上市。

第二代丰田Mirai（来源：丰田官网）

氢能源燃料电池与锂电池作为储能装置不同，氢燃料电池是氢气与氧气（空气）通过非燃烧的电化学反应直接将化学能转化为电能和热能的装置，其反应产物只有水，具有能量转化效率高、清洁无污染等优点。容易混淆的是，燃料电池是发电装置而非储能装置，燃料电池没有储能功能，本质上是一台发电机。

根据电解质的不同，燃料电池一般分为碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)等五大类。其中，质子交换膜燃料电池（PEMFC）运行温度低于120℃，启动时间短，结构简单，适用于汽车等交通工具，出货数量与出货规模绝对领先，是目前应用前景最广阔的燃料电池技术，不过因为需要使用铂（Pt）作为催化剂，存在成本较高的缺点。

质子交换膜燃料电池结构单元主要由膜电极组件和双极板构成，其中膜电极组件是由质子交换膜、催化剂与气体扩散层组合而成的，为反应发生场所；双极板是带流道的金属或石墨薄板，其主要作用是通过流场给膜电极组件输送反应气体，同时收集和传导电流并排出反应产生的水和热。

氢能具有储量丰富、清洁高效（质量能量密度极高）、安全环保等特点，其零碳排放且唯一的产物是水，是优质的二次能源。相比纯电动汽车而言，氢燃料电池汽车在载重、加氢时间和续航方面优势明显。但氢能源燃料电池汽车比纯电动锂电池汽车系统结构复杂，技术成熟度不足，其面临的成本、储存、运输等问题也同样明显。

还有个问题值得探讨，燃料电池与纯电动作为两种不同的新能源路线，二者是否存在对立关系？我们认为，两者之间的关系是互补而不是竞争。

（1）典型的燃料电池汽车，必然是混合动力车，一般都要配备一套完整的电池+电机系统。可以看到，在丰田Mirai燃料电池汽车中也必须配备驱动电池和电机系统。

丰田Mirai燃料电池系统（来源：丰田官网）

（2）应用场景各有所长：燃料电池适用于长途场景（续航能力强）、固定线路场景（对加氢站依赖低）的中重载货车或客车等商用车，或者是大型乘用车，纯电动更适用于中短途乘用车。同时，燃料电池也可以作为纯电动车增程用途。因此两者并不存在直接的竞争关系。

Part.2

燃料电池产业链结构

燃料电池产业链主要包括上游材料、中游燃料电池系统和下游应用三个环节，产业链构成如下图所示。