電堆作為電化學反應的場所，也是燃料電池系統(tǒng)最為核心的部分。而隨著氫燃料電池浪潮的推動，近幾年國內亦不斷涌現(xiàn)出一批優(yōu)秀的國產電堆企業(yè)。從國內產業(yè)鏈布局來看，目前部分領先企業(yè)基本具備了氫燃料電池核心部件的國產化能力，但產品性能還尚需完善，與國際領先技術仍舊存在較大差距。
在燃料電池產業(yè)鏈中，電堆是處于中游核心環(huán)節(jié)。催化劑、質子交換膜、氣體擴散層組成膜電極和雙極板構成電堆的上游，電堆與空壓機、儲氫瓶系統(tǒng)、氫氣循環(huán)泵等其它組件構成燃料電池動力系統(tǒng)，下游應用對應交通領域和備用電源領域，主要是客車、轎車、叉車、固定式電源和便攜式電源等。
電堆國產化程度低導致成本過高
如今，電池高成本是燃料電池汽車大規(guī)模推廣的最大瓶頸。電堆關鍵材料成本高、電堆設計技術門檻高、規(guī)?；潭鹊褪窃斐扇剂想姵爻杀揪痈叩闹饕?。
從2018年高工產研氫電研究所(GGII)對全國主要氫燃料電池電堆及系統(tǒng)企業(yè)調研結果來看，中國氫燃料電堆目前成本在8000-10000元/kW，是國外的2倍以上。燃料電池電堆壽命大多數(shù)在實驗室臺架實測3000-5000h，實測后電堆性能衰減6%-10%不等。
具體到各個環(huán)節(jié)來看，氣體擴散層、空壓機、儲氫瓶、電機電控系統(tǒng)和其他常用零部件(管路、連接部件等)降本主要由規(guī)?；寗樱欢|子交換膜、催化劑、雙極板和其他較為關鍵的零部件(氫氣電池閥等)降本則需技術和材料工藝的進步加以推進。
催化劑：低鉑用量是主要發(fā)展趨勢
催化劑是燃料電池的關鍵材料之一，其作用促進氫、氧在電極上的氧化還原過程。目前最好的催化劑仍是Pt和Pt基催化劑。
然而當下與催化劑并存的另一個關鍵詞非“成本高”莫屬，對此，魔方新能源蔣中林博士曾表示：“燃料電池中比較昂貴的材料當屬鉑類催化劑與質子交換樹脂，其他材料均為普通工業(yè)材料，價格會隨工業(yè)化規(guī)模進程急速下降。鉑類催化劑目前單位面積用量已大大降低，在發(fā)動機總成本中占比約1-3%?！?
此外也有業(yè)內人士聲稱，未來技術將著重于進一步降低Pt用量、增強耐久性以及開發(fā)非Pt催化劑，通過降低對貴金屬的依賴，大幅度降低成本。
質子交換膜：電堆最為核心的組件
作為電堆中的另一關鍵性材料，質子交換膜的好壞直接決定著燃料電池的性能和使用壽命。當下商業(yè)應用主要以全氟磺酸膜為主，但大多數(shù)種類膜在燃料電池高溫工況下化學性能不穩(wěn)定，成本較高。采用多種材質摻雜的復合膜可以大大改善機械性能，降低內阻從而提升輸出功率，目前國內外商業(yè)化均轉向復合膜領域。
而國內市場上采用的全氟磺酸質子交換膜大多采用國際知名企業(yè)杜邦、戈爾等，國內相關技術目前主要掌握在東岳集團、新源動力及武漢理工，其中東岳集團占據市場份額較大，并已實現(xiàn)量產。
氣體擴散層：核心技術仍發(fā)展需提速
氣體擴散層主要由導電的多孔材料組成，可以支撐催化層、收集電流，同時實現(xiàn)氣體和水在流場區(qū)域和催化劑之間的再分配。現(xiàn)階段該產品市場份額主要壟斷在德國SGL、日本東麗、加拿大巴拉德等幾家國際產商手中，國內技術較為落后，目前僅有小批量的生產。
雙極板：石墨雙極板已實現(xiàn)國產化
值得一提的是，當下國內雙極板技術相對較為成熟，尤其是石墨雙極板已實現(xiàn)大規(guī)模應用。得益于我國氫燃料電池的特殊發(fā)展路線，石墨雙極板在國內相較于金屬雙極板占據較多的市場份額。在金屬雙極板方面國內亦有不少企業(yè)擁有成熟的技術，并已實現(xiàn)大規(guī)模生產。
而作為后起之秀的金屬雙極板現(xiàn)正逐漸被國內市場導入，但受制于燃料電池乘用車市場發(fā)展緩慢，目前金屬雙極板市場化程度仍舊不高。有不少業(yè)內人士聲稱，金屬雙極板將開始在部分領域替代石墨雙極板。
原標題:燃料電池降本之路，從電堆核心組件國產化開始
