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2018年氢能及燃料电池产业演进与投资价值分析白皮书.pdf

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2019年 氢能及燃料电池产业演进与 投资价值分析白皮书 2019年2月

2018年 氢能及燃料电池产业演进与投资价值分析白皮书 目录 第一章 燃料电池定义及发展演进 基本概念 类型及其比较 主要特点 第二章 氢能及燃料电池产业链分析 应用领域 产业链分析 产业演进 细分环节分析 第三章 全球氢能及燃料电池产业发展现状 燃料电池系统发展现状 燃料电池汽车发展现状 主要国家发展情况 第四章 中国氢能及燃料电池产业发展现状及趋势 产业发展环境 技术发展现状 产业发展现状 区域分布特点 第五章 氢能及燃料电池产业发展研判 难点和突破点 技术趋势 成本趋势 规模预测 第六章 投资价值分析 投资并购情况 投资机会分析 投资标的分析 2

2018年氢燃料电池产业演进及投资价值分析白皮书 01 燃料电池定义及发展演进 3

2018年氢能及燃料电池产业演进与投资价值分析白皮书 基本概念 燃料电池定义 燃料电池是一种利用化学能提供电能的一种能量转换装置,即在电催化剂的作用下, 将可再生燃料(比如氢、有机小分子等)里的化学能转变成电能。 和蓄电池不同,燃料电 池内部并不贮存反应所需要的化学燃料,它只是提供了一个进行化学反应的场所。 虽然称 为燃料电池,其运作过程中并不会产生明火,产生电能的过程也不需要旋转式发动机等运 动部件。 电池工作时,燃料由外部供给,在电极上进行反应。只要反应物不断输入,反应产物 不断排出,燃料电池就能连续地发电。 以燃料电池中最典型的质子交换膜燃料电池为例, 质子交换主要起隔绝正负极的作用,相当于蓄电池中的隔膜和电解质。质子交换膜紧邻催 化剂层,相当于实验室中的电极,是将燃料和氧化剂分开进行电化学反应的场所,是整个 电池的核心。催化剂层外是扩散层,扩散层既有收集电流的作用,也是气体扩散和电流通 道。电池工作时,电池内部负极供给燃料(氢气),正极供给氧化剂(空气),使氢气在 覆盖有催化剂的质子交换膜作用下,在阳极催化分解成质子(氢离子)和电子,氢离子进 入质子交换膜中达到正极,电子不能通过质子交换膜达到正极,而是沿外部电路移向正极, 用电的负载就接在外部电路中发电。在正极上,空气中的氧同电解液中的氢离子吸收抵达 正极上的电子形成水并释放热量。 图 1 燃料电池工作原理图解 4

2018年氢能及燃料电池产业演进与投资价值分析白皮书 类型及其比较 燃料电池类型划分 表1 燃料电池划分标准及类别 划分标准 类别 燃料电池按照不同的标准可以 按运行机理 分为酸性燃料电池和碱性燃料电池 划分为不同的类型,分类标准主要 按电解质种类 分为碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、 燃融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电 包括运行机理、电解质种类、燃料 池(SOFC)和质子交换膜燃料电池(PEMFC) 类型、工作稳定和结构类型等。目 按燃料类型 分为氢气、甲醇、甲烷、乙烷等燃料电池 前主要依据电解质种类和燃料类型 进行分类,汽车企业最常用到的电 按工作温度 分为低温型(温度低于200℃)、中温型(温度为 池为以氢气为燃料的质子交换膜燃 200~750℃)、高温型(温度高于750℃)燃料电池 料电池。 按结构类型 分为管状燃料电池、平板型燃料电池和单片型燃料电 池等 燃料电池主要种类及比较 按照电解质不同,燃料电池可分为碱 性燃料电池(AFC)、质子交换膜电池 (PEMFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、 熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)及固态氧 熔融碳酸盐 燃料电池 碱性 化物燃料电池(SOFC)。 MCFC 燃料电池 磷酸 AFC 燃料电池 质子交换膜燃料电池。也称聚合物电 PAFC 解质膜或固态聚合物电解质膜燃料电池, 电解质是一片薄的聚合物膜。在80℃的温 度下即可工作,在寒冷条件( -10℃ )下 质子交换膜 燃料电池 固体氧化物 亦能迅速启动。其电力密度高,其体积相 PEMFC 燃料电池 对较小,同时工作效率高,并且能快速地 SOFC 根据用电需求而改变其输出。但这类燃料 电池对膜材料要求较高,增加了制造成本。 图 2 按电解质不同的燃料电池分类 此外,该类电池需要采用贵金属作为催化 剂,铂价格较高,增加了电池成本,且催 化剂与工作介质中的一氧化碳发生作用后 发生“中毒”而失效,会降低工作效率或 完全损坏。 5

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