2024氢燃料电池关键材料发展现状

氢燃料电池关键材料发展现状及趋势2024目录CONTENTS一、氢燃料电池技术发展背景 1（一）氢燃料电池技术的发展背景 1（二）氢燃料电池技术的特点 5（三）氢燃料电池关键材料性能要求 5二、氢燃料电池的关键材料发展现状 6（一）膜电极材料 6（二）气体扩散层材料 9（三）双极板材料 10（四）密封胶材料 （五）储氢瓶关键材料 12（六）空压机关键材料 14三、我国氢燃料电池关键材料发展现状 16（一）产业起步晚，关键材料基础薄弱 16（二）标准体系不健全，制约产业发展 16（三）产业政策不完善，供应链缺少安全保障 17（四）资源不足、产业分散 17四、推进我国氢燃料电池材料发展相关建议 17（一）加强研发投入，突破共性关键技术 17（二）加快行业标准建设，提高行业发展水平 18（三）加强政府引导，完善产业政策 1844期（四）整合优势资源，规范产业布局44期44期 PAGE144期 PAGE2氢燃料电池关键材料发展现状及趋势一、氢燃料电池技术发展背景（一）氢燃料电池技术的发展背景2016年我国化石能源占一次能源消费的比重达86.7%，随着消耗的不断增加，化石能源枯竭不可避免。二是，化石能源的开采严重破坏矿区环境，生态修复难度与代价极大。三是，化石能源在使用过程中会新增大量温室气体CO2，同时还会产生氮化物、硫化物等污染气体，威胁全球生态。因而，开发更清洁的可再生能源是生态安全的必然要求和能源安全的必然方向。氢气是连接可再生能源与传统化石能源的桥梁，通过氢能燃料电池的开发与利用，可以实现未来洁净能源利用变革的愿景。氢燃料电池在发达国家的研究与应用正在提

速，在起步早的发达国家已经实现较成熟的商业应用。在全球范围来看，2017年燃料电池的装机量达到670兆瓦。目前，美国、欧洲、日本和韩国的基础研究起步早，产业化程度高，我国氢燃料电池领域的研发与产业化正在奋勇直追。1、主要发达国家和地区氢能燃料电池产业发展推进计划（1）日本由于资源短缺，加之“福岛核事件”后的“无核社会”政策，政府采取一系列措施推广氢燃料电池产业的发展，力度远大于其他国家。日本在氢燃料电池及氢燃料电池汽车研发和商业化推广方面处于全球领先水平。2014年6月日本产业经济省发布《氢能/燃料电池战略发展路线图》，明确提出了发展“氢能社会”的战略方向，氢能将作为新燃料应用于社会日常生活和经济产业活动之中，与电力、热力一起构成二次能源的三大支柱。2017年，经济产业省发布《氢能基本战略》，进一步确定了2030年的具体行动计划和2050“氢能社会”的建设目标。过去30年日本政府共投资千亿日元支持氢燃料电池产业发展，目前其相关领域专利数量最多，丰田“Mirai”、本田“Clarity”燃料电池汽车已经商业化。（2）美国美国政府将发展氢燃料电池确定为维系经济繁荣和国家安全的优先发展方向。早在2001年，小布什政府发布《国家能源政策》，开始了发展氢能的规划，同年11月，能源部具体出台了“美国向氢经济过渡的2030年远景展望”报告。2002年4月，能源部制定了“国家氢能发展路线图”，并开始实施“氢燃料电池及基础设施技术开发计划”和“自由车技术开发计划”。2014年5月，奥巴马政府发布《全面能源战略》，推动能源行业在发展的同时降低排放或者零碳排放。2015年，美国能源局向国会提交了

《2015年美国燃料电池和氢能技术发展报告》，阐述了氢能市场未来的发展潜力，决定大力发展先进氢能与燃料电池技术。2018年2月，美国两党合作签署《2018预算法案》，助力氢燃料电池产业发展。近20年来美国政府对氢燃料电池产业的支持规模超过16亿美元，目前美国氢燃料电池领域专利数量仅次于日本。（3）欧洲200811月初欧盟、欧洲工业委员会和欧洲研究社团联合制定了“2020年氢能与燃料电池发展计划”，将在氢燃料电池相关技术研发和市场开拓方面投资10亿欧元，并努力以期在2020年前实现相关技术的重大突破。2016《可再生能源指令》，提出将氢能作为能源的重要组成部分。近期，欧洲燃料电池和氢能事业联合组织（FCH-JU）发布了“欧洲氢能路线图”，提出了欧洲氢能未来30年的发展规划，认为氢是欧洲能源转型的重要元素，为了实现欧洲二氧化碳减排目标，必须发展氢能。目前，全球超过70%的氢能和燃料电池示范项目落户欧洲。其中，德国44期 PAGE1344期 PAGE4在氢燃料电池领域的专利数量位居全球第三位，在相关技术的商业化方面处于领先地位。（4）韩国韩国在氢燃料电池领域的技术实力较日、美、欧略有差距，但其产业规划布局较为合理。氢能研发是韩国政府“21世纪前沿科学计划”的主攻技术领域之一。2019年1月18日，韩国政府公布了《氢能经济活性化路线图》，制定了国家氢气发展路线图，提出到2030年进入“氢能社会”并在未来5年投资2.6万亿韩元把氢能打造为拉动创新增长的创新动力，引领全球相关产业的发展。国家目标是到2040年，生产620万辆燃料电池电动汽车，计划在全国建造超过1200个加氢站。确保韩国能够保持能源独立，并在全球氢能技术领域发挥产业先锋作用。目前，韩国在氢燃料电池领域的专利数量位居全球第四位，现代“NEXO”燃料电池汽车已经商业化。2、我国氢能燃料电池产业发展推进计划目前，我国燃料电池专利数量全球排名第五，产业具有一定的战

略规模，但与国际最先进水平存在较大差距。前期将新能源战略的关注点主要集中在锂电池的研发与应用领域，随着国家将氢燃料电池发展提升到战略高度，支持氢燃料电池的科研创新与产业发展，我国氢燃料电池产业进入发展快车道。近年来，党中央、国务院以及各部委发布一系列政策法规，加快推进氢燃料电池产业发展。（1）党中央、国务院我国党和政府高度重视发展氢能源产业发展。2019年7月2日，国家主席习近平对在海南博鳌召开的“2019世界新能源汽车大会”致贺信，表示热烈祝贺。贺信指出中国坚持走绿色、低碳、可持续发展道路，愿同国际社会一道，加速推进新能源汽车科技创新和相关产业发展，为建设清洁美丽世界、推动构建人类命运共同体作出更大贡献。201854访问日本期间参观丰田汽车北海道厂区，现场观摩了丰田氢燃料电池车“Mirai”。2012年国务院《节能与新能源汽车产业发展规划（2012―2020年）》明确将发展燃料电池汽车作为新兴战略方向。2016年国务院印发《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》，要求各部门系统推进燃料电池汽车研发与产业化，到2020年实现燃料电池汽车批量生产和规模化示范应用。2019年全国政协十三届二次会议（两会）首次将氢能写入《政府工作报告》，与会代表提出健全行业标准，继续推进加氢站、燃料电池汽车购置补贴的建议，将氢能产业链的发展提升新的高度。（2）国家发展改革委20164月，国家发展改革委、国家能源局编制印发了《能源技术革命创新行动计划（2016-2030年）》，指出到2020年，基本掌握高效氢气制备、纯化、储运和加氢站等关键技术，以及低成本长寿命电催化剂技术、聚合物电解质膜技术、低铂载量多孔电极与膜电极技术、高一致性电堆及系统集成技术，突破关键材料、核心部件、系统集成、过程控制等关键技术，实现氢能及燃料电池技术在动力电源、增程电源、移动电源、分布式电站、加氢站等领域的示范运行或规模化推广应用。2030

年实现大规模、低成本氢气的制取、存储、运输、应用一体化，实现加氢站现场储氢、制氢模式的标准化和推广应用。2050年实现氢能和燃料电池的普及应用，实现氢能制取利用新探索的突破性进展。（3）工业和信息化部2016年工信部联合国家制造强国建设战略咨询委员会制定《节能与新能源汽车技术路线图》，提出2020年实现5000辆级氢燃料电池汽车的示范应用，建成100座加氢站；2025年实现5万辆商业化应用，建成300座加氢站；2030年实现百万辆规模，建成1000座加氢站。2017年4月25日，工业和信息化部联合国家发展和改革委员会、科学技术部联合印发《汽车产业中长期发展规划》，规划着重支持氢燃料电池全产业链技术攻关，实现革命性突破。依据技术的成熟规律，燃料电池技术发展路线分为2020年、2025年及2030年三个关键时间节点，即产品研发、制造验证、批量应用的战略阶段，使车用燃料电池的最关键的性能、寿命、成本三个指标突破壁垒依次达到商业化，另外完成氢燃料电池关键材料的自主可控和批量制造能力建设，满足燃料电池汽车的发展需求。（二）氢燃料电池技术的特点氢燃料电池又名电化学发电器，是一种把氢和氧燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置。氢燃料电池发电将成为21世纪继火力发电、水力发电、核电后的第四代发电方式。基于其反应原理，具有以下特点：一是电池效率高。氢燃料电池是通过电化学反应把氢、氧燃料的化学能转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高。电池效率比石化燃料燃烧高2-3倍，达到锂电的十倍以上，能量转换率可达80-90%。用在车用领域，其续航里程可达到500-800公里。二是反应稳定无污染。氢燃料电池用氢气和氧气作为主要反应物，没有机械传动部件，故没有噪声污染，反应排放的有害气体极少，无固体或液体污染物排放。三是安全系数相对较高。氢气具有很大的浮力和良好的扩散性。氢气的扩散速度是天然气的38倍，当氢气泄漏时，会很快上升

并向各个方向快速扩散，从而使其浓度难以达到爆炸所需浓度。氢气的爆炸能量是常见可燃气体中最低的，仅为汽油的1/22，所以氢气自身的危险程度要远远小于汽油。四是应用领域广。氢燃料电池主要应用于三大领域：便携式领域，运输领域、固定领域，既适用于为手机、笔记本电脑等供电的小型便携式电源，也可用作各种规格的分散电源、电动车、不依赖空气推进的潜艇动力源和各种可移动电源，更重要的是可作为集中发电电源，建造大、中型电站和区域性分散电站。五是氢的来源多样。作为二次能源，氢不仅可以通过煤碳、石油、天然气等化石能源重整，生物质热裂解或微生物发酵等途径制取，也可以来自焦化、氯碱、钢铁、冶金等工业副产气，还可以通过电解水制取，特别是和可再生能源发电结合。氢的制备与发电的全生命周期绿色清洁，更拓展了可再生能源的利用方式。（三）氢燃料电池关键材料性能要求氢燃料电池主要指氢质子交换膜燃料电池（ProtonExchangeMembraneFuelCell,PEMFC），其主要由阳极、阴极和质子交换膜组成，阳极为氢燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电化学反应的催化剂。按照氢能燃料电池的构造进行划分，主要应用材料可以分为电堆

材料和氢燃料电池系统材料。其中电堆材料包括膜电极材料、气体扩散层材料、双极板材料、密封圈材料和端板材料五大类。氢燃料电池系统材料包括储氢瓶材料、压缩机材料、氢循环系统材料和增湿器材料四大类，对其中关键材料的具体要求如1表所示。表1氢燃料电池关键材料的具体要求关键材料具体要求质子交换膜材料高质子交换率、低电子导电率、气体渗透性低、化学与电催化剂材料催化效率高，成本适中、储量适中、活性高、稳定性强。气体扩散层材料具备抗腐蚀性、高疏水性、多孔性、透气性、高导电度性和高导热性。双极板材料储氢瓶关键材料质量轻、强度高、气密性高、成本低等。空压机工作效率高、无油、结构紧凑、可靠性高、易维护和噪声低。二、氢燃料电池的关键材料发展现状（一）膜电极材料1、质子交换膜材料（1）性能要求在氢燃料电池的膜电极材料中质子交换膜最为关键，其作用是在

反应时，只让阳极失去电子的氢离子（质子）透过到达阴极，但阻止电子、氢分子、水分子等通过。全氟磺酸质子交换膜材料具备机械强度高、化学稳定性强、在低温下电流密度大、高湿度下导电率高、质子传导电阻小等特点，可以满足氢燃料电池对膜电极的要求。目前，全氟磺酸型质子交换膜为材料主流，高温膜、复合膜、碱性膜是未来发展方向。（2）技术发展全氟磺酸型膜是目前质子交换膜燃料电池主流膜材料，国际市场占有率最大的质子交换膜是美国杜邦公司的Nafion膜，国内装配氢燃料电池所用的质子交换膜主要依靠进口。但Nafion质子交换膜存在一系列缺陷，例如温度升高后质子传导性变差；高温时易发生化学降解；单体合成困难；成本较高等。因此世界各主要研究机构也在探索其它类型膜材料，包括部分氟化的磺酸型质子交换膜、复合膜、高温膜、碱性膜等。加拿大的巴拉德公司研制的第三代部分氟化的磺酸型质子交换膜BAM3G，实验寿命已经超过4500h，其价格为Nafion膜的1/10。复合膜是通过工艺加工来改性全氟型磺酸膜从而提升其耐高温性和阻醇性，如美国Gore公司研制的Gore-select复合膜、大连化物所的Nafion/PTFE复合增强膜和碳纳米管增强复合膜等。碱性膜不同

于酸性膜，其对应的燃料电池系统的工作环境为碱性，此状态下催化剂选择的范围可以更广泛，可以用储量更大的镍和银代替金属铂。（3）重点企业全球全氟磺酸型膜的供应商集中于美国、日本、加拿大，其中应用最广泛的是美国杜邦公司的Nafion系列膜、Dow化学公司的Dow膜和3M公司的全氟碳酸膜，日本AsahiChemical公司的Aciplex和AsahiGlass公司的Flemion膜，加拿大Ballard公司BAM膜。目前Nafion膜的售价一般在500美元/m2以上，DOE数据显示80kW的燃料电池需要约11.8平米的质子交换膜，质子交换膜材料成本至少为73.75美元/kw。我国已具备全氟磺酸型质子交换膜产业化能力，东岳集团质子交换膜性能出色，年产500吨的生产装置已经建成投产。目前，东岳DF260膜厚度可做到15μm，在OCV工况下耐久性大于600h。武汉理工新能源公司、上海神力科技、大连新源动力和三爱富都有全氟磺酸型质子交换膜的生产能力；在复合膜方面，武汉理工已向国内外数家研究单位提供测试样品；大连化物所、上海交大也在质子交换膜的研究领域有所突破。随着燃料电池批量化生产，质子交换膜生产成本会明显下降。2、催化剂材料（1）性能要求催化剂是燃料电池的关键材料之一，其工作原理是作用于氢气，促使电子离开氢原子。目前燃料电池中常用的商用催化剂是Pt/C，是由纳米级的Pt颗粒（3-5nm）和支撑这些Pt颗粒的大比表面积活性碳构成。选用Pt是因为其为所有金属材料中催化HOR和ORR性能最高的材料，而且还满足作为电极催化材料的其他要求（高导电率、高稳定性、抗腐蚀等）。然而，Pt是稀有金属，昂贵的价格（目前Pt基催化剂在燃料电池电堆中所占的成本比例约为50%）和极低的供应量己成为燃料电池技术走向商业化应用的主要障碍。（2）技术发展超低铂或无铂催化剂是质子交换膜燃料电池商业化的发展方向。根据DOE统计，如果以现有技

术进行燃料电池汽车商业化，Pt载量为0.2g/kW，每年车用燃料电池对Pt资源的需求高达1000吨以上，远超过全球Pt的年产量（2015178吨）。降低Pt用量的近期目标是到2020年，燃料电池电堆的Pt用量下降到0.1g/kW左右；长期目标是催化剂用量实现小于0.05g/kW。目前3M公司已经开发出可量产的有序化膜电极，铂载量仅为0.118mg/cm2。国产催化剂的Pt载量0.4g/kW，与国外存在很大差距。由于Pt资源具有稀缺、昂贵和耐久性差的属性，因此催化剂的研究方向为改进催化剂的微观结构，降低Pt的用Pt高度分散的新型碳载Pt基催化剂批量制备新工艺。（3）重点企业燃料电池催化剂主要生产商为美国的3M、Gore、E-TEK公司，英国的JohnsonMatthery公司，德国的BASF公司，日本的Tanaka、TKK公司，比利时的Umicore公司等。本田FCV燃料电池催化剂Pt含量已经降至0.12g/kW，丰田Mirai燃料电池催化剂Pt含量为0.175g/kW。目前我国催化剂企业还未实现产业化的实质性突破，大连化物所具备小规模生产的能力，长春应用化学所、天津大学和中山大学等研究机构正在进行积极的产业化攻关。（二）气体扩散层材料1、碳布/碳网材料（1）性能要求气体扩散层位于气体流场层与催化层之间，主要作用是为参与反应的气体和生成的水提供传输通道，并支撑催化剂，其性能对燃料电池的电池性能产生直接影响。气体扩散层由碳布/碳网和防水剂聚四氟乙烯材料构成，满足高导电性、高强度、高孔隙度、耐腐蚀、结构致密且表面平整的特点。气体扩散层的碳纸/碳布由碳纤维布、非织造布、碳黑纸及碳纤维纸作为基体材料构成，成本约占整个燃料电池成本的20-25%。（2）技术发展气体扩散层是支撑催化剂层、收集电流、为化学反应提供电子通道、气体通道及排水通道的隔层，气体扩散层由支撑层和微孔层组成，支撑层材料为憎水处理过的多

孔碳纸或碳布，微孔层由导电碳黑和憎水剂构成，作用是降低催化层和支撑层之间的接触电阻，使反应气体和产物水在流场和催化层之间实现均匀再分配，有利于增强导电性，提高电极性能。目前商业化碳纤维纸/布等材料从性能上已能够很好地满足要求，而气体扩散层是加工费用主导成本的部件，规模化生产将会带来大幅的成本削减，根据StrategicAnalysis2014年发布的数据，当生产规模从1000套提升到50万套时，成本会从2661$/套降到102$/套，因此开发扩散层大规模生产工艺是未来的研究重点。（3）重点企业气体扩散层行业由几个国际大公司垄断，目前全球的材料供应商仅有日本Toray、加拿大Ballard及德国SGL三家。Toray目前占据较大的市场份额，且拥有较多的碳纸相关专利，生产的碳纸具有高导电性、高强度、高气体通过率、表面平滑等优点。但Toray碳纸的脆性大因此不能连续生产，导致其难以实现规模化，极大地限制了供应量的增长。我国是碳纤维纸需求大 4 4期 PAGE1644期 PAGE11国，然而，受供应不足的影响，近年来国内碳纤维纸市场发展相对较为缓慢。我国对碳纸的研发主要集中于中南大学、武汉理工大学以及北京化工大学等高校，上海和森公司已有小批量碳纸产品供货。（三）双极板材料（1）性能要求双极板（BipolarPlate），又叫流场板，在燃料电池中主要起输送和分配燃料的作用，在电堆中负责隔离阴阳两极的气体，目前广泛采用的双极板材料有石墨板、金属板及复合材料板。双极板约占整个燃料电池重量的60%，成本的13%。主要功能有：连接单体模块、分隔反应气体、收集电流、散热和排水等。其基体材料需具有强度高、致密性好、耐蚀性、导电和导热性好等特点，材料的选择将直接影响燃料电池的电性能和使用寿命。（2）技术发展石墨双极板是氢燃料电池最常用的双极板，石墨双极板已实现国产化，多数采用机加工的方法，而国外厂商可以直接采用压铸成型或膨胀石墨成型的生产方式。今后石

墨双极板的研究重点是生产工艺的改进和减小石墨板的厚度。金属双极板是采用铝，镍，钛及不锈钢等金属材料制作双极板。金属双极板易加工，可批量制造，成本低，厚度薄，电池的体积比功率与比能量高，但是密度较大、耐蚀性差。复合材料双极板采用树脂混合石墨粉和增强纤维等形成预制料，复合材料双极板综合了石墨板和金属板的优点，重量轻且耐蚀性强，但加工繁琐成本较高。（3）重点企业石墨双极板目前最成熟，金属与复合材料双极板有较大发展空间。石墨双极板主流供应商有美国POCO、SHF、Graftech公司、日本FujikuraRubberLTD、KyushuRefractories公司、英国Bac2公司、加拿大Ballard公司等。我国的厂商主要有国鸿氢能、中钢天源、杭州鑫能石墨、江苏神州碳制品、江阴沪江科技、淄博联强碳素材料、上海喜丽碳素、南通黑匣、上海弘枫、上海弘竣等公司，但国产石墨双极板缺少耐久性和工程化验证。金属双极板最有可能替代石墨双极板，表面改性的多涂层结构是金属双极板主要发展方向。目前金属双极板主要供应商有瑞典Cellimpact、德国Dana、Grabener、美国treadstone等公司。国内主要有上汽集团、新源动力、上海冶臻、鑫能石墨、沪江科技、联强碳素以及喜丽碳素等公司。复合材料双极板兼具石墨材料的耐腐蚀性和金属材料高强度的特性，未来将向低成本化方向发展。美、英复合材料双极板处于世界先进水平，主要企业有英国的Porvair公司和美国的ORNL公司。复合材料双极板在我国起步较晚，目前仍处于研发试制阶段，相关研究机构及企业有武汉理工大学、爱德曼氢能源、新源动力、大连化物所等。（四）密封胶材料（1）性能要求燃料电池各部件的集成力与紧凑性直接影响电堆的性能。密封胶是电堆内部的主要承力与传力部件，作用是实现电堆的紧凑性布置和整体密封，直接影响燃料电池的

电化学性能。密封垫片置于电堆的各单元之间，在保证氢、氧和水的通路的前提下，防止氢和氧的泄漏。密封垫片可在燃料电池制造的最后工序中与电池单元一体加工成形。燃料电池的运行温度为100℃左右，此时电堆内部PH值为1-2，为强酸环境。要求密封圈材料具备高气密性、低透湿性、耐酸性、耐湿性、耐热性、低离子溶出量、绝缘性和橡胶弹性。密封材料分为固态垫圈材料和液态垫圈材料。固态垫圈基于自身受压反弹的特点而密封，其回弹性是固态垫圈的重要指标，固态垫圈的优点是隔音性和抗震性，最大缺点是垫圈与被粘结表面之间不易密合，所以泄漏主要来自于接触表面，固态垫圈材料为硅橡胶。液态密封胶具有流动性，可以顺利流入非常复杂的表面结构中，密封性好不易产生界面泄漏。液态密封胶为发展的主流，主要分为硅酮材料、三元乙丙橡胶等。三键化工开发出聚异丁烯、端基为烯丙基的聚合物密封胶的性能满足要求。（2）技术发展燃料电池必须在40-80°C的较大温度范围内稳定运行超过5000小时，因此对电堆的弹性垫圈提出很高的要求，由于降解和老化易导致的垫圈泄漏，因此产业链聚焦密封胶材料发展。燃料电池中使用的垫圈失效会导致阳极和冷却之间的隔室泄漏；密封件化学降解的分解产物可能改变电极的特性并污染催化剂。（3）重点企业2014年日本三井化学试制出了燃料电池密封垫圈的液态EPT橡胶（三元乙丙橡胶），这种橡胶耐酸碱性强，能与金属一体成形，与普通的乙丙橡胶相比成形（交联）时间更短。日本住友理工公司在“人与车科技展2015”上展出其为丰田燃料电池汽车“Mirai”提供的燃料电池用橡胶制黏结材料，即“电池单元用密封垫片”。2017年7月21日大连化物所研发成功一款应用于燃料电池上的高精密氟橡胶密封垫，并由此开启了与宝马汽车合作的序幕。杜科新材料公司研发成功氢燃料电池双极板

组装用粘接密封胶和双极板用石墨微孔堵漏胶，已经为国内外多家氢燃料电池企业供货。燃料电池对密封材料提出很高的要求，而当前国内在该领域还处于起步阶段。（五）储氢瓶关键材料（1）性能要求氢的储存主要分为气态、液态和固态三种形式，高压气态储氢已得到广泛应用，低温液态储氢在航天领域得到应用，有机储氢和固态储氢处于研发阶段。储氢瓶是高压气态氢的主要容器，是燃料电池的原料库。瓶体材料是储氢瓶的关键，常用的储氢瓶分为四种类型：全金属气瓶（Ⅰ型）、金属内胆纤维环向缠绕气瓶（Ⅱ型）、金属内胆碳纤维全缠绕气瓶（Ⅲ型）金属内胆碳纤维全缠绕气瓶（型）。目前国外开发的燃料电池汽车主要采用70MPa碳纤维缠绕的Ⅳ型瓶。35MPa碳纤维缠绕Ⅲ型瓶是我国燃料电池商用车的车载储氢方式，续航里程与70MPa的Ⅳ型瓶乘用车差近50%。70MPa碳纤维缠绕Ⅲ型瓶少量应用于我国燃料电池乘用车。（2）技术发展最早的储氢瓶为纯金属材质的单层结构，即Ⅰ型瓶；后来出现金属内胆外加碳纤维缠绕，最初仅在瓶体中部缠绕，即Ⅱ型瓶；最后发展到全瓶缠绕，即Ⅲ型瓶。瓶体采用多层结构不仅可以防止内部金属层受到大气侵蚀，还可在各层间形成密闭空间，以实现对储氢瓶安全状态的在线实时监控。为了进一步降低储氢瓶质量，后来开发了全复合轻质纤维缠绕储瓶，即Ⅳ型瓶。Ⅳ型瓶一般分为3层：塑料内胆、碳纤维增强复合材料(CarbonFiberReinforcedPolymer/Plastic,CFRP)和保护层。塑料内胆不仅为氢气的直接载体，还兼作纤维增强层的缠绕模具。根据材料特性，塑料的冲击韧性优于金属，密度更低，且具有气密性优良、耐腐蚀性、高强度、高韧性等特点，因此，Ⅳ型瓶的质量更低（约为相同储量钢瓶的50%），在车载氢气储存系统中的竞争具备绝对优势。（3）重点企业国际上大部分燃料电池汽车（如丰田的Mirai）采用的都是IV

型瓶，其储氢量可以达到5.7%（质量分数）。2018年2月，日本丰田在位于爱知县三好市的下山工厂内新建高压储氢瓶专用生产线。此次新增生产设施，满足未来5-10年所需的氢燃料电池堆、氢燃料电池单元及高压储氢瓶所需的产能。日本是全球最大的碳纤维出口国，全球市场占有率超过95%，日系氢燃料电池车具备成本优势。美国的Qunatum公司、通用汽车公司完成了35-70MPa的IV型瓶的开发。法国的空气化工公司、Faurecia公司完成了IV型瓶的优化设计，正在积极进行商业化布局。挪威的HexagonComposites公司开发的耐久性的IV型瓶正在商业化过程中。韩国ILJINComposite公司开发了超轻复合IV型氢气瓶。德国的NPROXX公司开发了30年超长寿命碳纤维增强结构IV型瓶。目前，国内IV型瓶材料的相应法规和标准尚不健全，压力为35MPa的III型氢瓶的供应商有中材科技、京城股份、安瑞科、斯林达、科泰克等公司。同济大学、浙江大学正在展开IV型瓶的研究，产业化还需要一定时间。目前，国内不能自主生产大型碳纤维缠绕机。（六）空压机关键材料空压机根据工作原理可分为五类：滑片式空压机、涡旋式空压机、涡轮式空压机、螺杆空压机和离心式压缩机等。目前涡旋式空压机为技术的主流，离心式空压机为未来的发展方向。涡旋式空压机的关键材料是密封材料；离心式空压机的关键材料是水润滑动静压轴承材料。1、涡旋式空压机密封材料（1）性能要求无油涡旋式空压机的对密封材料提出极高的要求。主流技术是在涡旋齿端面、支架体与静涡旋盘磨合面加由自润滑材料制成的密封条以实现涡旋压缩机的无油润滑。密封条在工作时兼有密封件和摩擦件两种功能，因此要求密封材料具有较低的摩擦系数、附着力强、耐磨性好、使用寿命长、材料物性稳定等特性。密封材料也是自润滑材料，主要包括聚四氟乙烯（PTFE）基复合材料、聚醚醚酮（PEEK）基复合材料、聚苯醚砜（PESF）和聚

醚砜（PES）、纳米结构喷涂固体自润滑复合材料涂层、等离子喷涂高温自润滑涂层以及热喷涂等离子等。（2）技术发展自润滑材料与涡旋压缩机涡盘基体材料要配合应用，并要求精密的机加工和极高的装配精度。自润滑密封材料以一定的过盈量压入涡轮齿内，以实现密封减小摩擦消耗。涡旋式空压机优点是噪声小、本身无易损件、机组性能优良、自动控制可靠。目前先进的涡旋压缩机可以满足50kW燃料电池的特性需求，AuthorD.Little公司所设计的涡旋式空压机的压比/流量特性已满足DOE的要求，其最高压比达到3.2。（3）重点企业德资台州德瑞压缩机公司的DR3012-60涡旋压缩机，齿顶密封摩擦副采用聚醚醚酮（PEEK）基复合材料，生产的空压机机头返销德国。美国的TIAX公司、日本日立公司、瑞典AtlasCopco公司开发的涡旋式空压机成为日本丰田、丰田和美国UTC等公司燃料电池供气系统的核心部件。我国的西安交大开展了涡旋式空压机的相关研究和产业化探索，并取得一定进展，但国内精密机床关键技术尚未突破，压缩机的精密制造受到影响。2、水润滑离心式空压机动静压轴承材料（1）性能要求离心式空压机主要分两个产业方向，一个是水润滑空压机，一个是空气悬浮空压机。水润滑离心式空压机是一种无油高速空压机，水润滑动静压轴承能较好的避免空压机承载性能低、抗冲击振动能力差和易磨损等问题，提高了设备的机械稳定性。目前水润滑轴承中应用的材料包括复合材料聚酰亚胺和芳香族结晶型热塑性高分子材料聚醚醚酮(PEEK)等。（2）技术发展离心式空压机在功率密度、效率和噪声等方面具有最好的总体效果，其通过叶轮对气体做功，在叶轮和扩压器的流道内，利用离心升压作用和降速扩压作用，将机械能转化为气体的压力能。最早的水润滑轴承材料为铁

梨木，然后发展为橡胶材料。目前主要的水润滑轴承品牌为加拿大Thordon公司生产的高分子轴承-赛龙轴承和英国ferofrm公司生产的纤维增强酚醛复合材料轴承-飞龙轴承。赛龙轴承具有较低摩擦因数和吸水膨胀率，具有较好的抗粒磨性能，现已成为主要的水润滑轴承材料。由于加拿大Thordon公司从未公开飞龙轴承的材料组成，只能通过性能推断其为合成树脂与合成橡胶的混合物。飞龙轴承由于强度高、压缩形变小，在高承载方面有着突出的优点。（3）重点企业加拿大Thordon公司和英国ferofrm公司水润滑轴承产全球市场的80%。美国HoneyWell公司在离心式空压机关键材料和技术方面具有成熟的技术，已在多款燃料电池系统中进行了长时间运行。本田公司Clarity燃料电池汽车采用两级电动离心式空压机。戴姆勒旗下最新GLCF-Cell燃料电池汽车采用离心式空压机。现代公司旗下NEXO燃料电池汽车使用离心式空压机。2018年7月，北京伯肯节能科技公司和美国伯肯公司共同展出自主研发的高效无油空气悬浮离心空压机。国家电力投资集团与广顺新能源动力公司在氢燃料电池空压机领域也具有相当雄厚的研发实力和一定供货能力。美锦能源、厚普股份、滨化股份、雪人股份、德燃动力等企业正在开发离心式空压机，目前均处于设计研发阶段。三、我国氢燃料电池关键材料发展现状近几年我国氢燃料电池的研究开发特别在质子交换膜燃料电池方面，接近世界水平，但在总体上，我国燃料电池仍处于科研阶段，与国外相比，水平较低。（一）产业起步晚，关键材料基础薄弱我国氢能燃料电池技术整体上取得了长足的发展，截止2019年6月，国内共有来自17家车企的51款氢燃料电池汽车顺利投产，产量累计2993辆。但中国氢燃料电池技术落后国外发达国家5-10年，我国相关发明专利数量世界排名第四，但涉及核心技术相对较少。我国在高

活性催化剂、高强度高质子电导率复合膜、碳纸、低铂电极、高功率密度双极板等方面的技术水平目前已经达到甚至超过了国外的商业化产品，但多停留于实验室和样品阶段，还没有形成大批量生产技术。关键材料、核心部件的批量生产能力尚未形成，催化剂、碳纸、密封胶材料、空压机、储氢瓶等仍主要依靠进口，成为“卡脖子”环节。（二）标准体系不健全，制约产业发展从2009年底开始，经过10年的不懈努力，中国氢燃料电池标准体系已初步形成。根据中国汽车工程学会统计，截至2018年5月，中国国家标准化管理委员会累计发布氢燃料电池相关领域国家标准、行业标准76项，其中涉及电池、反应堆34项，氢能基础设施27项，燃料电池汽车15项。现行标准62条，已废止标准2条，即将实行标准12条。目前氢能燃料电池的标准体系远不能满足产业快速发展的需求，支撑行业发展的氢制备、储运、加注及实际工况下氢燃料电池从部件到系统的评价检测体系等仍不健全，产业链的发展和相关产品的推广受到严重制约。（三）产业政策不完善，供应链缺少安全保障氢燃料电池产业供应链主要分为制氢、储氢和用氢三个环节。制氢方面，依赖煤碳、天然气等一次能源制氢，环保和经济性问题突出。对工业副产品中氢的回收利用率低、综合成本高、技术有待进步；储氢环节，高压气态储氢、液态储氢和有机化合物储氢技术都有不同程度突破，但储氢密度、储氢安全性和储氢成本之间难以同时满足，距离商业化大规模应用还有一段距离；用氢环节，我国电厂级大型氢燃料电堆尚处于起步水平，燃料电池汽车有较深厚的技术积累但发展缓慢，核心技术尚不成熟。建设加氢站所需关键材料和零部件没有成熟的量产产品，导致其建设成本过高，建设数量少。政府没有在产业政策方面对供应链进行很好的引导与布局，供应链不完善极大制约了我国氢能产业的商业化进程，

限制我国氢能产业发展。（四）资源不足、产业分散我国已经在氢能和燃料电池产业链中部署了制氢、储运、加氢、电堆、控制系统、汽车整车等环节，但各环节的零部件和关键材料相关企业仍然很少，尤其是具有核心知识产权和竞争力的企业。虽然国内公司正在努力加大技术攻关和相关资源配置，但投入不足，与国际先进企业相比仍处于起步阶段。目前尽管国内新能源汽车产业园遍地开花，但存在规划不合理、发展方向模糊、重复建设等问题。其中绝大多数为锂电相关产业，氢燃料电池产业布局较少，产业过度分散。四、推进我国氢燃料电池材料发展相关建议（一）加强研发投入，突破共性关键技术传统汽车市场几十年的发展教训告诉我们，市场无法换技术，外资企业只是以市场的方式进驻，提高国产零部件厂商实力的唯一方法只有掌握核心技术。加强研发投入，确保核心技术自主可控。加强氢燃料电池关键材料基础研究、应用技术研究和产业化的统筹衔接，完善创新链条的薄弱环节，具体措施为：一是要提高电堆的工作电流密度，提高电堆的体积和重量比功率，降低电堆的成本；二是研究电堆的衰减机理，开发抗腐蚀、稳定的新材料，大幅度提高发电机的可靠性和耐久性；三是开展超低铂和非铂电催化剂的理论和应用研究，进一步把电池的铂用量降低到小于达到国际燃料电池的基本要求；四是加快高压储氢瓶和空压（二）加快行业标准建设，提高行业发展水平加强标准制定，支撑技术进步与产业发展。我国燃料电池的相关研究与产业化起步较晚，许多关键材料的测试方法与测试标准都由国外行业协会和大企业制定。我国应及时建立关键部件，电堆材料与电池系统的测试与耐久性快速评价系统，推进我们燃料电池技术的进步。一是理清标准体系框架，明确

相关标准术语、整车安全、技术条件、试验方法、加氢系统等细分领域的标准体系。二是借鉴国外氢燃料电池产业发达国家的已建立的相关标准体系，结合中国国情与氢燃料电池产业的发展状况，对目前已有的氢燃料电池产业相关标准进行修改与完善。三是建设若干氢能燃料电池国家技术标准创新基地，完善氢能燃料电池全产业链的技术和检测标准。（三）加强政府引导，完善产业政策一是创新组织协调机制，建立国家层面的氢燃料电池委员会或行业协会，做好顶层设计和规划统筹，充分发挥规划引领作用，强化各部门专项资金和重大项目的衔接，系统解决氢燃料电池产业发展的重大问题。二是优化行业管理服务，完善氢燃料电池产业的指标体系，制定相关产品、企业统计办法和进出口商品统计目录，组织开展统计监测和预警，及时发布统计信息，引导行业规范有序发展。三是加大财税金融支持，平衡固态锂电池与氢燃料电池的政策倾向性，加大对氢燃料电池产业扶植力度，解决补贴滞后问题，完善我国相关产业链，增强相关企业的国际竞争力。四是深化国际交流合作，加强国际新材料创新合作和政策法规等信息引导，鼓励新材料企业统筹利用国内国际两个市场、两种资源，提升在全球价值链中的地位。（四）整合优势资源，规范产业布局一是整合全国乃至世界范围优质资源，统筹上下游及产业链进行

产业合理布局，建立批量生产线解决制造的一致性，引导产业协调发展。二是优先聚焦资源及经济基础条件相对较好的京津冀、长三角及粤港澳大湾区等相关企业，瞄准氢能燃料电池产业链缺失环节和关键环节进行技术攻关，加快产业集群建设，避免重复建设，补齐燃料电池关键材料与技术的产业链。三是加大氢能基础设施建设，打造全国范围的安全、高水平的氢能经济产业链。国际观察国际观察 4 4期 PAGE2644期 PAGE23国内外燃料电池电堆关键材料的性能和成本分析电堆是燃料电池电能来源，也是燃料电池中最为关键部分，质子交换膜、催化剂、双极板等电堆关键材料，直接影响燃料电池的性能，占据了燃料电池50%以上成本。目前，我国电堆关键材料都尚未实现国产化量产，核心技术和产品依赖进口，亟需提高国产化水平，大幅降低生产成本，为我国燃料电池产业发展和大规模应用提供发展的差距和短板，对我国燃料电一、电堆是燃料电池商业化的关键（一）电堆是燃料电池动力系统核心电堆是燃料电池发生电化学反

应的场所，工作时氢气和氧气分别由进口引入，经电堆气体主通道分配至各单电池的双极板，通过电极支撑体与催化剂接触进行电化学反应，是氢能终端应用的转化装置和关键部件。电堆由多个单体电池以串联方式层叠组合构成，单体电池主要由双极板和膜电极组成，膜电极（MEA）是燃料电池中最为核心的环节，由质子交换膜、催化剂层和气体扩散层组成，如图1所示。其中，质子交换膜是一种固态电解质膜，其作用是隔离燃料与氧化剂、传递质子；催化剂层作用是降低反应的活化能，促进氢气和氧气在电极上的氧化还原过程、提高反应速率；气体扩散层位于流场和催化层之间，其作用是支撑催化层、稳定电机结构，并具有质/热/电的传递功能。图1燃料电池电堆示意图（二）性能和成本是电堆发展关键当前，世界各国正在加速推进燃料电池汽车产业化进程，根据美国能源部（DOE）《FuelCellSystemCost（2017）》数据，燃料电池系统约占整车成本63%，为体现燃料电池汽车相对于燃油汽车经济性，成功实现商业化应用，性能和成本是关键因素。美国能源部（DOE）《Multi-YearResearch,Development,andDemonstrationPlan（2016）》数据显示，为了实现商业化目标，燃料电池需满足功率密度2020年达到650W/L，到850W/L；使用寿命2020年达到5000h，长期目标8000h；生产成本

2020年达到40美元/kW，长期达到30美元/kW。电堆占据了燃料电池50%以上成本，是燃料电池系统乃至整车性能的决定因素，因此高性能、低成本的电堆是燃料电池产业化发展的关键。目前，国外主要燃料汽车厂商如丰田、本田、现代等大多自行开发电堆，加拿大的巴拉德和氢能公司可以单独提供车用电堆产品。国内现在只有大连新源动力和上海神力两家企业能够独立自主开发电堆，达到商业化应用的技术指标要求，但都正处于从小批量生产到产业化转化的关键阶段，与国外相比还有很大技术差距，如表1所示。表1国内外氢燃料电池电堆核心技术指标对比核心技术指标国外国内体积功率密度3.1kW/L2.2-2.7kW/L质量功率密度2.5kW/kg2.2kW/kg铂催化剂使用量0.19g/kW0.6g/kW生产成本1000元/kW6000元/kW客车车载工况使用寿命12000-18000小时3000-5000小时轿车车载工况使用寿命>5000小时2000小时资料来源：《燃料电池产业链运营篇：经济性分析》，国金证券研究所二、国内外电堆关键材料的性能和成本分析（一）质子交换膜材料1、性能分析质子交换膜是电堆的核心元件，主要功能是在一定的温度和湿度条件下，只容许氢离子（质子透过，不容许氢气分子及其它离子透过，需要具有较高质子导电性、较低气体渗透率、较好化学和机械稳定性等，还需要降低质子交换膜厚度，提高质子传递的导电性能。从国外发展来看，最优质的质子交换膜被美国杜邦公司和比利时苏威集团等企业长期垄断，日本企业的质子交换膜主要自给自足，供应丰田、本田等本国汽

车厂商。不同企业产品呈现出各自技术特点和性能优势，以美国杜邦公司的Nafion系列、日本旭化成公司的Aliciplex、日本旭硝子公司的Flemion、日本氯工程公司的C系列为代表的长支链全氟磺酸膜，其使用寿命远远高于其他膜材料，具有优良的氢离子传导特性，是现在市场应用最广泛的质子交换膜；以比利时苏威集团的Hyflon、美国陶氏化学的XUS-B204为代表短支链全氟磺酸膜，适宜高温的燃料电池，可以提高催化剂活性和抗一氧化碳中毒的问题，但制备过程复杂且价格较高，目前未能完全实现产业化生产；以美国戈尔公司的Gore-select、美国3M公司的PAIF为代表的复合膜，通过聚四氟乙烯和杂多酸进行杂化，可以降低氟化程度和对水分的依赖性，在低水环境应用中具有较好性能。相较于国外质子交换膜产业成熟化发展，国内在核心技术比较落后，处于产业加速发展阶段，与国外主要企业产品基本性能对比如表2所示。其中，山东东岳集团代表着国内质子交换膜最高发展水平，实现了全磺酸树脂和全氟磺酸膜技

术研发和生产能力的突破，其生产的DF系列产品可以在开路电位情况下耐久性超过600小时，使用寿命超过6000小时，得到奔驰与福特合资公司AFCC的认可和采购。同时，以新源动力、武汉理工新能源为代表，初步具备了不同程度的质子交换膜研发和生产能力，但核心材料全氟磺酸树脂几乎完全依赖进口，这也成为了国内燃料电池产业发展的“卡脖子”关键环节。表2国内外质子交换膜主要企业产品性能对比生产厂家产品型号厚度（um）E.W值备注国外科慕Nafion系列膜25-2501100-1200高、在高湿度下导电率场占有率最高GoreGore-select复合膜改性全氟型磺酸膜，技术处于全球领先地位3MPAIF高温质子交换膜主要用于碱性工作环境旭硝子Flemion系列膜50-1201000具有较长支链，性能与Nafion膜相当旭化成Alciplex系列膜25-10001000-1200具有较长支链，性能与Nafion膜相当Dow陶氏Xus-B204膜125800因含氟侧链短，合成难度大且价格高，现已停产国内东岳集团DF988、DF280150-150800-1200高性能，适用于高温PEMFC的短链全氟磺酸膜武汉理工新能源复合质子交换膜16.8已向国内外数家研究单位提供测试样品，并得到测试单位的好评资料来源：《燃料电池质子交换膜研究现状》，东方证券研究所2、成本分析美国能源部（DOE）示，80kW的燃料电池需要11.8的质子交换膜，对应质子交换膜单位成本是59美元/kW，占到整个燃料电池总成本的20%左右。如果达到DOE规定的燃料电池系统50万台/年规模化生产能力，并随着燃料电池批量化生产和技术工艺将不断完善优化，质子交换膜在整个燃料电池堆的成本占比将降至10%，对应单位成本为2美元/kW左右。当前我国质子交换膜主要依靠进口，主要进口的美国科慕Nafion质子交换膜价格为120美元/kW，虽然国内同类产品比进口价格要低30%到40%左右，但是考虑到稳定性和可靠性，国内市场还是以进口为主，造成质子交换膜价格高居不下，成为氢燃料电池汽车市场推广的拦路虎。目前，为获得稳定和廉价的燃料电池，国内相关科研机构和企业正在加快突破质子交换膜技术和产业化瓶颈，其中电子科大何伟东团队研发的质子交换膜，不仅性能能够与国外同类产品相抗衡，而且成本降至单位成本6美元/kW，规模化生产后还有较大降本空间。

（二）催化剂1、性能分析催化剂主要功能是促进燃料电池中氢、氧在电极上的氧化还原过程，目前常用的商用催化剂是Pt和Pt基催化剂，由纳米级的Pt颗粒和支撑这些Pt颗粒的大比表面积活性炭构成。受到铂金资源和成本方面的限制，和催化剂在运行工况下发生活性耐久性问题，研究新型高稳定、高活性的低Pt或替代Pt的催化剂是研究主要方向。目前，国外燃料电池催化剂主要生产企业有英国庄信万丰、比利时优美科、日本田中贵金属和日清坊株式会社等。其中，英国庄信万丰的HiSPEC系列催化剂主要为铂及铂钌合金类，纯铂催化剂用于氢燃料电池，其3种型号催化剂的铂负载量为40%、57%和72%，是目前全球最大和最专业的催化剂生产厂家；日本田中贵金属催化剂铂载量最低，主要供应本田Clarity系列；日本日清坊株式会社催化剂主要供应加大巴拉德的燃料电池，其核心技术为碳基合金代替铂。目前国内燃料电池催化剂来源以国际供应为主，国内有企业开始进入，主要企业有贵研铂业、武汉喜马拉雅光电科技、南京东焱氢能源科技、苏州擎动科技等，技术性能和生产能力与国外还有相当差距，如表3所示。其中，贵研铂业与上海汽车集团合作研发出燃料电池铂基催化剂，但处于实验室放大阶段，尚未实现量产；武汉喜马拉

雅光电科技联合清华大学开展Pt/C催化剂的量产技术攻关，已初步实现Pt/C催化剂的产业化，主要生产铂负载量为40-70wt%多种规格催化剂，通过了清华大学分析中心的检测和欧盟CE认证，目前产能达到5000g/能力。表3国内外燃料电池催化剂主要企业产品性能对比生产单位基本性能国外日本田中贵金属建立了稳定的催化剂供应系统，为本田clarity燃料电池汽车提供铂催化剂英国庄信万丰pt纯度到达99.95%，拥有全世界最先进的催化剂生产技术国内贵研铂业1.铂黑：黑色粉末。2.铂含量：>99.99%。3.比表面积：28±1.0m2/g武汉喜马拉雅1.铂碳催化剂日产能力达到5000g。2.催化剂粒径2-3nm之间。3.电化学活性面积可达90m2/g资料来源：根据公开资料整理2、成本分析催化剂在电堆成本结构中占比最高，达到36%，成本高昂的贵金属催化剂是燃料电池商业化进程中主要阻碍，减少铂使用量是降低催化剂成本的有效途径。根据美国能源部（DOE）发展目标，到2020年燃料电池催化剂的Pt用量下降到0.1g/kW左右，长期催化剂用量要小于0.05g/kW，达到传统内燃机尾

气净化器贵金属使用水平。目前，本田FCV燃料电池催化剂Pt用量降至0.12g/kW，丰田Mirai燃料电池催化剂Pt用量达0.175g/kW，我国Pt用量最高标准为0.3g/kW左右。按功率100kW燃料电池汽车计算，丰田燃料汽车平均每辆车Pt的用量约为15g，而国内单车Pt的用量超过30g，按照Pt平均价格250元/g计算，国内比国外单车催化剂成本超出3000元人民币，铂用量需要进一步降低，以利于我国燃料电池实现大规模推广和应用。（三）气体扩散层1、性能分析气体扩散层主要功能是为参与反应的气体和生成的水提供传输通道，通常由支撑层和微孔层组成，大多是憎水处理过的多孔碳纤维纸或碳纤维布，使反应气体和产物在水流和催化层之间实现均匀分配，增强导电性，因此气体扩散层材料必须具备良好的机械强度、合适孔结构、良好导电性、高稳定性。国外大部分气体扩散层产品为碳纤维纸类，企业只有加拿大巴拉德（Ballard）、日本东丽

（Toray）、德国西格里（SGL）三TORAY生产的碳纤维纸具有高导电性、高强度、高实现规模化生产，极大限制了供应我国气体扩散层处于萌芽阶段，目前尚未进行产业化，但有科研单位对碳纤维纸展开研发，主要是中南大学、武汉理工大学等高校。其中，中南大学研发的碳纤维纸性能已经超越日本东丽集团，但使用的技术路线生产成本较高，目前尚未进行产业化。另外，台湾碳能科技公司能够提供燃料电池使用表4国内外碳纤维纸主要企业产品性能对比生产厂家产品型号厚度mm密度g/cm3孔隙率%)电阻率抗拉强度Mpa抗弯强度MPa日本东丽TGP-H-0600.190.447819005.850-TGP-H-0900.280.457817005.67039TGP-H-1200.360.457815004.790-中南大学-0.19-7818835.950-资料来源：燃料电池发动机工程技术研究中心2、成本分析气体扩散层是目前燃料电池堆中技术条件最成熟、产业化潜力最好的材料，国外大部分企业已经掌握核心技术，但需要提高规模化生产能力，降低其在燃料电池堆成本中比重。据美国能源部（DOE）数据显示，每生产10万套燃料电池系统，气体扩散层总成本占比9%，对应单位成本4.5美元/kW，每生产50万套燃料电池系统，气体扩散层总成本占比6%，对应单位成本2.7美元/kW，因此扩散层规模化生产工艺会是未来重点发展方向。我国气体扩散层产业化还是空白，还没有企业能够进行工业化生产，主要原因是气体扩散层的石墨化工序需要2000℃以上的高温，但高温炉技术尚未掌握。（四）双极板1、性能分析双极板是电堆的核心结构部件，占整个燃料电池60%的重量，主要功能是连接单体模块、分隔反应气体、收集电流、散热和排水等，双极板基体材料的选择直接影响燃料电池的电性能和使用寿命，

需要具有强度高、致密性好、导电和导热性能好等特点，目前双极板基体材料主要有石墨、金属以及复合材料三类。石墨双极板具