燃料電池序幕開啟，市場關注度空前高漲：兩會期間，眾多參會代表多次提及發展氫燃料電池產業的提案、建議等，主要包括戰略地位提升、加大技術研發投入、補貼政策和完善基礎實施等，市場關注度空前高漲。2018年8月份，濰柴動力對巴拉德進行約1.63億美元的股權投資，將持有其19.9%股權，成為巴拉德第一大股東。同時濰柴宣布2021年前為商用車提供至少2000套燃料電池模組，這是全球歷史上規模最大的商用車燃料電池汽車部署計劃。另外2019年有望開始實施“十城千輛”推廣計劃，國內燃料電池汽車產業化大幕逐漸拉開。

兼具高能量密度與零排放特性，氫燃料電池市場潛力巨大：氫燃料電池通過氫氣和氧氣電化學反應產生電能（核心部件為雙極板、電解質、擴散層、催化劑），具有極高的能量密度并兼具零排放特點，無疑是市場所追求的最具潛力能源利用方式，2018年預計總體出貨量可達803MW。燃料電池的特殊優勢使其在燃料電池汽車、無人機、IDC、通信設備等領域潛力巨大。根據富士經濟預測，未來十年燃料電池市場空間將達到3400億元以上。

政策力挺燃料電池技術，多方下游應用進程加速：國家補貼政策給予燃料電池車高補貼且2020年前不退坡，ZEV、碳稅等經濟手段的出臺都為燃料電池最大的潛在市場——新能源汽車市場形成有力推動。此外，燃料電池的一系列特性使其在通信、特種等領域有著巨大的應用空間，政府也出臺了相關政策給予指引。市場需求、政策雙驅動，多項應用領域有望同步發展。

技術引進、投資并購助力燃料電池產業化進程加速：我國現階段燃料電池車產業技術滯后于國外先進公司。2016年，國鴻氫能和大洋電機引進Ballard燃料電池核心部件（PEMFC電池系統）技術并達成股權、制造等項目合作；2018年濰柴動力對巴拉德進行股權投資，成為其第一大股東，同時在成立合資企業，眾多的合作進展極大地促進中國商用車燃料電池汽車產業的發展。

成本快速下降，促進產業發展。國外技術的不斷突破，讓我們看到了氫燃料電池成本下降路徑。重整法制氫成本已可媲美燃油（約合1.25美元/kg）、電池系統成本2015年約53美元/kW，2020年有望下降至40美元/kW，同時我國廢氫的利用將使使用成本進一步降低。

燃料電池性能優越，市場關注度與日俱增

燃料電池轉換效率高、排放污染小，性能優勢明顯。燃料電池通過燃料的電化學反應直接產生電能，相當于一個小型發電裝置（主要包括雙極板、電解質、擴散層、催化劑）。氫燃料電池汽車通過罐裝氫氣，與空氣反應產生電能推動車輛，具有無污染及能量轉化率高的優點。

根據電解質和燃料的不同，燃料電池分為六類：質子交換膜燃料電池（PEMFC）、直接甲醇燃料電池（DMFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）、堿性燃料電池（AFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）、磷酸燃料電池（PAFC）。每一種類電池特性不同，應用領域也有所區別。

1.受益交通應用拉動，PEMFC出現跨越式發展

PEMFC出現跨越式發展。2011-2018年，PEMFC、SOFC、MCFC三種類型電池占據了歷年總出貨量的90%以上。其中，受交通運輸領域需求拉動，PEMFC在2011-2017年出貨量連續出現了跨越式增長，年均復合增長率為42.57%；SOFC、MCFC在固定式電站或熱電聯產上應用較為成熟。

燃料電池應用市場出現結構性變化。2015年之前，燃料電池應用以產業和商業用途及家庭用途領域為主，但因燃料電池汽車商業化不斷落地的催化，下游市場已出現結構性變化。2011-2014年，PEMFC在燃料電池應用領域的占比保持在40%左右；2015年開始，PEMFC的應用占比快速提升。根據E4tech統計，2017/18年PEMFC在燃料電池應用中的占比已經達到了70%以上。

2.全球燃料電池市場空間有望達到3400億，PEMFC占多數

燃料電池市場增長潛力巨大。根據FujiKeizai預測，到2025年全球燃料電池市場有望達到5.2萬億日（約合人民幣3,400億元）元，其中燃料電池汽車市場規模將超過50%。2011年燃料電池汽車市場僅為3億日元，未來隨著技術升級、加氫站等基礎設施的完善、政策支持力度加大，預計到2025年全球燃料電池汽車市場有望擴大到2.91萬億日元（約合人民幣1,900億元），占整體市場一半以上。

新能源汽車應用空間廣闊，新興市場機會有待深入挖掘

燃料電池在民用領域的應用主要集中在電站（含熱電聯產）和交通運輸領域。早期燃料電池的應用主要集中在特種、航天等特殊領域，且技術已相對成熟。近年來，燃料電池在民用領域的應用正在提升。在民用領域，燃料電池的應用主要包括固定式電源、交通運輸和便攜式電源三大類領域。

交通領域應用的商業化進程正在加速。受益各國政策支持，汽車技術上取得較大突破，豐田、本田、現代等均推出了各自的量產燃料電池汽車，燃料電池在交通領域的商業化進程正在加速。

從市場結構來看，交通運輸領域成長性最強。2018年，全球燃料電池系統的容量預計為803.1MW，2011-2018年間復合增長率達32.95%。從總量上看，與大規模商業化仍存在一定差距。從應用領域來看，固定式電站領域的應用占比從2013年開始逐步下滑，2018年占比約30%；便攜式領域的容量占比很小，幾乎可以忽略。

然而，交通領域的應用占比在從2013年開始逐年出現大幅提升，2016年首次超越固定式，達到近60%，2018年占比近70%。

1.交通運輸領域：氫燃料電池，新能源車未來發展方向

1.1.氫燃料電池車的發展存在市場基礎和政策基礎

氫燃料電池汽車是我國新能源汽車發展的主要技術路徑之一。氫燃料電池汽車在《國家創新驅動發展戰略綱要》《中國制造2025》《汽車產業中長期發展規劃》等重要戰略綱要中，均被列為要大力發展的產業。氫燃料電池車主要由燃料電池系統（包含反應堆、空氣壓縮機等）、儲氫裝置、輔助電池、控制裝置和驅動電機構成，具備續航力強、噪音低、零排放等特點。

我國對燃料電池汽車的發展規劃早在2001年就已經啟動，2001年的“863計劃——電動汽車重大專項”項目，確定了“三縱三橫”戰略，其中“三縱”即包括純電動、混合電動、燃料電池汽車。到2015年，《中國制造2025》規劃綱要出臺，提出了燃料電池汽車的三步發展戰略，最終在2020年，達到生產1000輛燃料電池汽車并進行示范運行的目標。

技術方面，科技部《“十三五”電動汽車規劃》給出指引，未來幾年需要攻克薄金屬雙極板表面改性技術、車用燃料電池耐久性技術、推進加氫站建設和燃料電池汽車示范運行等多項工作，關鍵基礎器件、燃料電池系統、基礎設施與示范三個方面需繼續加大研發和投入力度。

燃油電池汽車補貼2020年前不退坡。為了達到上述規劃目標并攻克技術難題，中央自2009年起對燃料電池汽車持續地給予財政補貼和稅收減免，近幾年的財政補貼積極促進燃料電池汽車的市場化導入。根據中央的補貼標準，2013-2015年，燃料電池乘用車的補貼標準逐年遞減5%，從2013年20萬元降低到2015年的18萬元，但根據《關于2016-2020年新能源汽車推廣應用財政支持政策的通知》，2016-2020年又重新恢復到20萬元，而純電動和插電混合乘用車的補貼逐漸退坡。除此之外，還給予燃料電池商用車中型30萬、重型50萬的補貼。

1.2.氫燃料車vs鋰電池車：燃料補充迅速和續航里程是優勢

兩種新能源車的綜合能源利用效率均高于傳統汽車。對比三種不同化石能源利用效率（內燃機為37%，燃料電池為45.7%，鋰電池為49.2%），鋰電池和燃料電池較傳統燃油汽車均有較大優勢。

當前鋰電池車產業發展更為完善、積累的運行數據更多；但燃料電池更適合長續航里程的運輸車輛，兩種路線并重更符合我國當前的國情。中科院歐陽明高院士在多個場合明確提出：氫燃料電池更適合替代使用柴油的長途運輸車輛以及客車領域，鋰離子電池更適合應用于乘用車領域。

燃料電池車與鋰電池最大不同在于驅動力來源。燃料電池車動力來源包含電池控制器、儲氫裝置、電池堆、輔助蓄電池、燃料處理器、壓縮機和加濕器，而鋰電池車主要包含電池控制器、電池組、車載充電器，其他部件兩種車相似。

燃料電池汽車續航及加氫時間優勢明顯。進一步對比氫燃料車和純電動車性能參數，發現氫燃料電池汽車在續航里程及能量補充時間上具明顯優勢。續駛里程很大程度上由電池系統能量密度決定。鋰電池系統的平均能量密度約為140-160Wh/kg，PEMFC燃料電池的能量密度高達1800Wh/kg。

反應到具體車型上，純電動車如比亞迪e6及特斯拉的等續駛里程較遠的車型，續航可達400km以上；而氫燃料車豐田Mirai續航里程可達650km以上。能量補充上，純電池車直流快充時長在2-3小時，氫燃料車一次加氫只需3-5分鐘。

1.3.豐田Mirai：燃料電池領跑者，專利公開掀起產業化浪潮

豐田于2014年11月發布Mirai燃料電池汽車，續航里程可達500km，儲氫重量約5kg，加氫時間3分鐘左右，百公里加速9.6秒，補貼后售價約26萬人民幣，其性能已經與現有電動車領頭羊TeslaModelS車型媲美。

2015年1月，豐田宣布在全球求范圍內開放耗時20多年、耗資上千億資金開發的5680項燃料電池技術專利，其中包括Mirai的1970項關鍵技術專利。從商業戰略的角度看，我們認為豐田此舉已經昭示其技術已經相當成熟，進入了技術優化和商業生態構建的階段。

1.4.國內外車企加大燃料電池汽車布局

全球多家車企量產氫燃料電池乘用車。現代ix35FCV于2013年上市，隨后豐田、本田相繼推出Mirai和ClarityFuelCell。歐洲市場目前量產的主要有奔馳GLCF-Cell（混動），奧迪h-tronQuattro作為概念車并未上市，2018年現代推出升級版的NEXOBlue，續航里程和百公里加速均有大幅提升。國內市場暫無氫燃料電池乘用車上市，上汽集團開發一款榮威950（混動）版燃料電池汽車，實現自主技術突破，并未量產。

目前已有多家國際車企公布氫燃料電池乘用車戰略布局和銷量規劃。乘用車方面，國內上汽、長城等車企也有明確規劃；商用車方面未來會是中國燃料電池汽車發展的主力。

1.5.全球燃料電池汽車的市場現狀及未來展望

全球燃料電池乘用車銷量基數較低，未來發展潛力巨大。根據InformationTrends報告數據，2017年全球燃料電池乘用車實現3260輛銷售規模，同比增長超40%。根據中汽協數據，中國燃料電池乘用車暫無產品上市，主要以燃料電池商用車為主，2018年實現1527輛銷售規模，同比增長20%，未來隨著“十城千輛”推廣實施，銷售規模未來將會有大幅提升。

美國為燃料電池乘用車主要的消費市場。根據InformationTrends報告數據，美國市場由于基礎實施完善，截止2018年底共有42座公共加氫站，2018年實現2368輛燃料電池乘用車的銷售規模，同比增長3%左右，其中豐田Mirai實現銷售1700輛，占比約72%。韓國市場，現代2013年推出ix35FCV以及2018年推出升級版車型NEXO，續航里程超600km，疊加國內14座加氫站的基礎設施保障，2018年實現了744輛燃料電池汽車的銷售規模，未來隨著加氫站以及成本的走低，美國以及韓國市場燃料電池汽車的銷量有望持續創出新高。

全球各國紛紛制定燃料電池汽車的發展規劃。隨著能源安全等問題的日益嚴重，全球各國紛紛大力推動新能源汽車的發展，燃料電池汽車相較鋰離子電動汽車而言，具有續航里程長、加強時間短等優勢，但是技術難度以及產業化難度大，已經成為各國的產業發展重點突破方向之一，紛紛制定了明確的發展規劃。

日本燃料電池汽車技術全球領先。日本豐田在2014年推出世界上真正具備商業化大規模量產能力的Mirai燃料電池汽車，隨后本田推出ClarityFuelCell，與Mirai性能接近，技術領先全球。2017年日本經濟產業省發布了《氫能基本戰略》，明確了未來的發展戰略：保有量方面，2020年累計實現4萬輛保有量，2025年累計實現20萬輛保有量，2030年實現80萬輛保有量。在加氫站方面，2018年底日本共有96座加氫站，未來2020年實現160座，2025年實現320座，2030年實現900座。

歐盟明確氫燃料電池汽車未來規劃。歐盟2008年出臺了燃料電池與氫聯合行動計劃項目（FCH-JU），2019年2月11日，FCHJU發布“歐洲氫能路線圖”。路線圖提出：未來銷量目標，2025年實現30萬年銷量目標，2050年實現800萬年銷量目標，其中包括卡車、大巴、物流車、出租車、乘用車等；加氫站規模方面，截至2018年底，歐盟有19個國家擁有加氫站，其中德國擁有60座公共加氫站（18年新增17座），數量最多。未來規劃2025年達到1500座規模，2040年達到15000座規模。

工信部明確提出2030年百萬輛發展目標。工信部2016年組織制定的《節能與新能源汽車技術路線圖》明確提出：市場規模方面，2020年實現5000輛級規模，2025年實現5萬輛規模，2030年實現百萬輛氫燃料電池汽車的商業化應用。加氫站建設方面，2020年建成100座；2025年建成300座；2030年建成1000座。

多個地方政府也在大力支持氫燃料電池汽車發展。上海是我國燃料電池汽車技術研發、產業化的先行者，北京和佛山也制定了明確的發展規劃。

上海發展目標：2017-2020年建設加氫站5-10座、乘用車示范區2個，運行規模達到3000輛，積極推動燃料電池公交、物流等車輛試點。2021-2025年形成有國際影響力的整車企業1家、動力系統企業2-3家、關鍵零部件企業8-10家，燃料電池汽車全產業鏈年產值突破1000億元，建成加氫站50座，乘用車不少于2萬輛、其它特種車輛不少于1萬輛。

北京規劃：北京規劃到2020年，將建成國內最大的新能源汽車研發、應用中心，總體達到國際領先水平。《北京市“十三五”時期節能降耗及應對氣候變化規劃》的通知，提出到2020年，北京市燃料電池汽車推廣要達到5000輛。

廣東佛山：2017年12月，國內首個“氫能周”在佛山南海舉行了開幕式。佛山注重和云浮的戰略合作，設立10億元氫能產業股權投資基金及30億元氫能產業發展基金促進氫能產業發展，并預計在2019年投入使用10座加氫站，力爭實現千輛氫能公交車示范運營項目。南海區在新能源汽車產業發展十年規劃中明確提出，到2025年，南海區推廣燃料電池叉車5000輛，燃料電池乘用車10000輛，燃料電池客車5000輛。

2.新能源車外新興應用領域亦值得關注

燃料電池和鉛酸電池、鋰電池等一樣，都屬于電源存儲設備。因此在備用電源、便攜式電源等領域，燃料電池都具有很大的應用空間。燃料電池在通信備用電源應用領域已經起步，目前處于逐步摸索階段，將來有望繼續普及。三部委在引發的《裝備制造業標準化和質量提升規劃》中不僅提到要對燃料電池車及核心部件重點發展，還提及要提升通信用燃料電池等標準體系。此外，燃料電池安全性高、能量補充快、密度高等特點，將來除了替代燃油車這一巨大的市場外，在無人機等新型交通工具市場，都具有廣闊的發展空間。

2.1.無人機行業需求迫切

無人機廣泛應用于航拍、巡檢、反恐、特種等領域，發展如火如荼，無人機領域龍頭大疆創新銷售收入更是呈現跨越式增長。但電池的續航能力一直限制著無人機功能發揮，而燃料電池技術有望徹底改變這一現狀，使無人機產業進入一個全新的發展階段。

2.2.備用電源：可靠性高

將燃料電池作為備用電源，在電信、銀行、醫院等行業最為普遍。作為燃料電池的大生產商，BallardPowerSystems在2012年就生產了近400個ElectraGen備用電源系統。

技術引進+投資并購，借鑒國外經驗，突破產業制約

我國現階段燃料電池車產業技術滯后于國外先進公司，國內真正運行的燃料電池車數量少（多為示范項目）且多數采用國外進口的膜電極組件，反觀國外先進公司（豐田、巴拉德等）在技術、運行數據等方面已經積累了豐富經驗。通過技術引進、投資并購，能夠幫助本土企業跨越高門檻，以高起點切入氫燃料電池領域。

1.成本、技術成產業重點突破口

氫燃料系統技術復雜，國內待突破。與電池電動車不同，氫反應電堆是氫燃料車的動力來源，也是氫燃料車動力系統的核心。加上車載儲氫罐等，形成整體氫燃料電源系統。電堆能量密度等技術發展和成本是當前制約燃料車發展的主要因素。

燃料電池系統占整車成本65%，催化劑成本占據電堆成本36%。目前燃料電池系統和儲氫系統占據整車成本的65%，遠高于鋰離子純電動汽車的電池成本占比。另外，燃料電堆催化劑主要為鉑金屬，且國內用量遠高于國外，成本高昂，成為制約燃料電池發展的巨大瓶頸，因此，降低催化劑中的鉑用量是需要重點攻克的技術難點。燃料電池系統中的閥、泵的小型精密部件的成本也有大幅下降的空間。最后，每個加氫站的建設成本在1500萬元左右，目前國內已投建加氫站為個位數，成為燃料電池汽車發展的重要瓶頸。

工業廢氫利用可顯著降低氫使用成本，美國電堆成本下降已列入規劃目標。根據美國相關部門規劃，2020年，將計劃實現非重整法（電解法、生物法等）加氫平準用氫價格降至10美元/kWh。其中在電堆成本方面,在50萬套80kW電池系統產量規模下，將從2015年的53美元/kW（合3.01萬/套），下降至2020年40美元/kW（合2.34萬/套），并逐步達到理想的30美元/kW（合1.75萬/套）。此外,當前我國每年大約有10億立方米的廢氫被排放。若能有效的在燃料電測領域加以應用，能產生電能約130億度電,經濟價值巨大。

2.燃料電池本土化生產提速

巴拉德：燃料電池電堆龍頭。巴拉德于1979年在加拿大成立，是從事設計、開發、制造、銷售各類燃料電池產品并提供技術解決方案的全球領先企業，1993年在多倫多證交所上市，1995年在Nasdaq上市（代碼：BLDP）。自1983年起巴拉德開始研究燃料電池，迄今為止已有35年，累計投入研發費用高達10億美元，申請超過1500相專利和專利使用權。

巴拉德業務廣泛分布在多個國家，美國、德國、中國是前三大市場。在物料搬運市場，公司與普拉格能源（PlugPower）在2014年簽署長期供給協議，為普拉格叉車中的GenDrive?系統提供所需的燃料電池，協議將持續至2017年底，并可能延長兩年。

在市場方面，巴拉德已生產超過270萬片膜電極(MEA)，出貨超過270MW的PEM燃料電池產品，與超過15家巴士制造公司建立了合作關系。2007年至2009年公司開始將戰略重點轉向用于商業市場的清潔能源燃料電池產品。目前公司在質子交換膜、燃料電池開發和商業化領域均取得了顯著成就。

巴拉德技術轉讓，本土化生產的里程碑。2016年7月，巴拉德宣布一項在中國本地生產燃料電池電堆的具有里程碑意義的協議，其主要內容如下：“巴拉德將獲得1840萬美元的技術轉讓費，內容包括生產設備，產品和采購服務，培訓和調試支持，涉及在云浮建立生產線，以制造和組裝FCveloCity?-9SSL燃料電池堆，創立一家合資企業進行電堆制造業務，由廣東國鴻氫能動力科技有限公司擁有90％股份，巴拉德擁有10％，同時，巴拉德將成為合資企業生產的每個燃料電池堆的膜電極組件（MEA）的唯一供應商；在“采購或付款”協議中規定，在2017年至2021年的最初五年期間，MEA最低采購量超過1.5億美元。

大洋電機參股巴拉德，彰顯本土化生產野心。2016年7月9日，大洋電機公告通過定向增發參股巴拉德約9.9%的股份，并宣布合作開發燃料電池系統。同時，大洋電機與廣東國鴻氫能動力科技有限公司簽訂了購買1萬輛燃料電池汽車的協議，包括公共汽車和貨車，所有這些都將使用巴拉德領先的PEM燃料電池技術。2017年2月，大洋電機再次與巴拉德簽署合作協議，大洋電機以2500萬美元獲取巴拉德的技術轉讓，并在中國三個戰略地區(包括上海)組裝和銷售FCveloCity?30kW和85kW燃料電池發動機模塊；但同時，巴拉德將擁有獨家權利，從任何一家大洋電機制造業務中心購買燃料電池發動機，銷往中國以外的地區。這意味著，巴拉德將中國制造的燃料電池發動機直接銷售海外，同時還非常好的保護了知識產權，充分彰顯巴拉德的中國本土化生產的野心。

濰柴動力成為巴拉德第一大股東，燃料電池汽車商業化領域的又一個歷史性里程碑。2018年8月29日，巴拉德宣布與濰柴動力達成戰略性合作，其中包括濰柴動力在巴拉德進行約1.63億美元的重大股權投資，濰柴動力將持有巴拉德19.9%的股權，成為巴拉德第一大股東。濰柴動力本次參與投資巴拉德，并計劃與巴拉德共同推進氫燃料電池在國內的發展與應用，運用其發動機設計、動力系統集能力、廣泛的客戶關系，將極大促進國內氫燃料電池的應用，有利于推進行業的發展。

最有發展前景的燃料電池——PEMFC產業鏈全梳理

PEMFC產業鏈分為制氫、氫的運輸分配、氫存儲、燃料電池系統四個環節，我們根據四個環節梳理出上游、中游、下游產業鏈的成本下降路徑和技術革新，深入的了解PEMFC發展情況。

1.氫的生產：天然氣重整制氫成本媲美燃油，廢氫利用進一步降低使用成本

氫可以用多種技術生產，包括用化石能源、核能和可再生能源重整化石燃料、電解水、生物質、高溫分解等。天然氣制氫成本已經媲美汽油成本，根據美國能源部測算，到2020年將新技術制氫（不包含重整法），加注站售價4美元/gge，相當于汽油價1.057美元/L。

一系列的制氫原材料和技術改進將降低氫的生產成本，近期的研究主要集中在分布式重整液態燃料和少量電解制氫的低生產設備成本領域；遠期集中在用可再生原料和能源制氫，并充分利用規模經濟的優勢。

分布式制氫不需要大量的運輸設備或投資大型制氫工廠，是目前最可行的方法。當前主要的制氫技術有兩種：（1）重整天然氣或者液態燃料（乙醇等）；（2）小規模的電解水法。蒸汽重整甲烷制氫是現今在成本上能與汽油媲美的技術。使用可再生能源，高溫和生物液體重整是兩種能大幅減少溫室氣體排放的技術，其中生物液體重整技術可廣泛應用于分布式、集中式生產氫。

使用風電、水電、太陽能等可再生能源電解水是零排放制氫技術。當前制氫設備、運維成本和電費成本制約該技術的大規模應用，技術上仍然有待進一步開發空間，電費價格降低到當前電價的一半時，該種方法具有經濟性。

長期來看，大型工廠化制氫可以充分利用規模經濟優勢滿足日益增長的氫燃料需求，集中制氫的能源主要有化石能源、核能和可再生能源。隨著高效的水裂解化學工藝和材料發展，采用集中式太陽能高溫熱化學制氫將成為一種潛在可能技術方案。

我國具有巨大的人力資源和市場容量，往往產業化規模效應顯著；參照風電、光伏、鋰電池等產業的發展軌跡，燃料電池技術若能實現國內大規模產業化，成本有較當前預計會有30%左右下降空間。此外，我國每年大約有10億立方米的廢氫被排放掉，能產生電能約130億度電，若能利用到燃料電池車中，將會產生巨大的經濟價值和環保價值。

2.氫氣的提純：碳氫膜技術替代現有成本高昂的冷卻技術

在氫氣制備過程中不可避免會帶有雜質，氫氣中帶有雜質就帶來了安全隱患，容易發生爆炸。因此，在制備過程中還需要用物理或化學方法除去氫氣中雜質。氫氣提純技術主要包括：冷卻分離、膜分離、變壓吸附、金屬氫化物法和分子篩等。當前的氫提純技術主要采用冷卻分離技術，但因其成本較高，也限制了氫利用的商業化。

美國正在開發一種碳氫膜分離系統，可以應用在大規模煤制氣聯合系統中用于分離氫氣和二氧化碳，可替代成本高昂的冷卻技術。

3.氫的儲運和加注：國外已有成熟技術應用

常見的運輸方式有液化汽車運輸、高壓氣體汽車運輸和管道運輸（方法一、二、三），目前各國正在研發氫載體方式運輸氫（方法四），我國的富瑞特裝已經在有機物儲氫技術上取得階段性成果。同時，采用各種基本運輸方式的組合運輸形式。

氫的加注和天然氣加注方式比較相似，氣態氫直接加注，液態氫經過氣化后在進行加注。

氫的存儲技要求高效、安全、便捷、低成本，主要技術指標有容量、加注便捷性、耐久性。物理存儲氫（壓縮氣體、低溫液體容器）技術是當前最成熟的存儲技術。未來能夠夠使汽車商業化，主要集中在規模效應和新技術降低碳纖維成本之上。另外在研雙向可逆的金屬氫化物存儲技術也在研發之中。

4.燃料電池系統：規模化、新技術降本路線清晰

燃料電池系統是燃料電動車的核心，一般由電池堆、燃料處理器、空氣壓縮機和組成增濕器（豐田已經省去）組成。

燃料電池堆由電池和端極組成，其中電池單元是核心。單個電池單元產生的電壓小于1V，一個電池堆需要多個電池單元連接起來，具體數量取決于電池的類型，電池的尺寸、溫度、氣體壓力等因素。

PEMFC核心——電池單元，通常由質子交換膜、催化劑層和氣體擴散層組成。

質子交換膜（Polymerelectrolytemembrane）：是一種聚合物質薄膜，僅允許質子通過，厚度大約20微米，主要廠商有杜邦、WLGore、3M等。

催化劑層（Catalystlayers）：附著在交換膜的兩側，常見的催化劑層是在碳基載體上分布納米級的鉑金屬顆粒，在負極側，鉑金使氫氣分子分解為氫離子和電子，在正極鉑金使氫離子和氧作用生成水，主要廠商有3M、JM、BASF等。

氣體擴散層（Gasdiffusionlayers）：處于催化層的外側，促進氣體進入催化層，同時可以運離生成的水；常見的氣體擴散層是部分由聚四氟乙烯覆蓋的碳纖維紙，氣體通過GDL的孔可實現快速擴散，同時可以調節水存留和釋放量平衡，主要廠商有SGL、Toray、Ballad。

保障膜電極單元運行——輔助硬件部分

雙極板（Bipolarplates）：雙極板隔開兩個相鄰的電池單元，并起到導電和固定作用，雙極板可以采用金屬、碳或復合材料。雙極板中還包含了氣體流通通道和冷卻液通道，主要廠商有Cellimpact、SGL、DANA等。

密封墊片（Gaskets）：電池堆由一系列的雙極板隔開的膜電極單元連接而成，在膜電極單元周圍的地方必須安裝墊片，確保氣體密封性能，墊片一般采用橡膠狀聚合物，主要有Henkel、ThreeBond等。

燃料處理器：燃料處理器的主要作用是將燃料處理成能被電池使用的形式。根據不同種類的燃料和電池類型，可以是雜質處理裝置或反應器和雜質處理器的結合裝置。如果電池系統的燃料是富氫物質，傳統燃料如甲醇、汽油、采油、煤氣等，需要氫重整裝置將碳氫化合物轉化為氫氣和碳化合物的混合氣體。在許多情況下，重整混合物送到反應容器中將一氧化碳轉化為二氧化碳，然后進行二氧化碳和氫氣分離并提純氫氣（除去硫化物等雜質）。除雜質主要是為了防止雜質使電池中的催化劑鈍化（也稱為“中毒”）而降低效率和使用壽命。

空氣壓縮器：燃料電池的性能隨著反應氣體壓力增加而增加，因此需要將輸入的空氣加壓到2-4個大氣壓。

增濕器（豐田已省去）：電池單元的膜需要在一定濕度才能正常工作，加濕器中包含薄聚合物質膜，干燥的空氣通過加濕器變濕后進入電池單元中工作。

根據美國能源部測算，2016年在年產2萬臺規模下成本大約280美元/kW，到2020年PEMFC效率會達到65%，鉑金屬用量由0.16降低到0.125g/kW，雙極板成本從7美元/kW降低到3美元/kW。

根據美國能源部的測算，50萬臺批量成產成本將在2020年下降到40美元/kW，最終目標將會實現30美元/kW。