2017年全球燃料电池行业发展前景及市场供需预测

核心提示：电池根据是否可充电、可循环使用，可分为一次电池和二次电池，根据工作原理、原材料的不同可分为酸性电池、碱性电池、锂离子电池、镁银电池、燃料电池及其他新型电池。燃料电池发电本质上是通过氧与氢的化学反应，将化学能转换为电能。电极提供电子转移

　　电池根据是否可充电、可循环使用，可分为一次电池和二次电池，根据工作原理、原材料的不同可分为酸性电池、碱性电池、锂离子电池、镁银电池、燃料电池及其他新型电池。燃料电池发电本质上是通过氧与氢的化学反应，将化学能转换为电能。电极提供电子转移场所，阳极催化燃料（如氢），阴极催化氧化剂（如氧），也就是燃料电池内部的氢与空气中的氧气进行化学反应，生成水的过程，同时产生电流，也可以理解为电解水的逆反应。燃料一般是氢气，或者富含氢的天然气、煤气、沼气、甲醇等气体，氧化剂可以是净化的空气、氧气，也可以是氧化氢或硝酸等物质的水溶液。

　　与常规蓄电池不同的是，燃料电池的燃料和氧化剂不是储存在电池内部，而是利用专门储存设备臵于电池之外（例如氢气罐），当电池发电时，需向电池内部传输燃料及氧化剂，输出功率大小是由燃料电池本身设臵决定，持续工作时间取决于储存罐里燃料的能量含量。

燃料电池示例

　　燃料电池理想化转换效率可以达到 83%左右，目前实际的转换效率大概在 45%-60%之间，内燃机转换效率大概在 30%-40%之间。与传统的发电方式相比，燃料电池不需要经过热能转换这一环节，不需要通过气体受热膨胀做功，因此不受热能卡诺循环限制，能量转换效率高。

　　2015 年全球燃料电池出货量比 2014 年增长了 12.4%，达到 72,500 组，总容量超过 342.6MW，比 2014 年增长了 84.8%。北美和亚洲安装容量合计占比 91.0%，分别占比 40.8%、50.3%。在应用领域，固定发电和交通运输总计占比 99.8%，分别占比 59.3%、 40.5%，固定发电市场依然是主要市场，便携式应用市场几乎可以忽略不计。

全球燃料电池总安装量（2010-2015）

全球燃料电池安装量区域分布（MW，2008-2015）

　　根据不同分类方法，可以把燃料电池归为多种类型。按照电解质不同，燃料电池分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸型燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）及质子交换膜燃料电池（PEMFC）等，目前应用最广泛的燃料电池主要是 MCFC、SOFC 及 PEMFC。

燃料电池分类

燃料电池分类及特点对比

　　2015 年 MCFC、SOFC 及 PEMFC 安装容量最大，MCFC 出货量为 75.6MW，SOFC 出货量为 63.1MW，PEMFC 出货量为 179.6MW，总计出货量为 318.3MW。分别占比为 22.1%、18.4%、52.4%，合计占比高达 93%。

全球各类燃料电池安装量（千组，2008-2015）

全球各类燃料电池安装量（MW，2008-2015）

　　燃料电池既适用于建造大、中型电站和区域性分散电站，也可用作各种规格的分散电源，如电动车、不依赖空气推进的潜艇动力源和各种可移动电源，同时也可作为手机、笔记本电脑等小型便携式电源。下游应用分为三类，便捷式（如充电器）、固定发电（如发电站）、交通运输（如叉车、轿车及客车）。

　　目前商业化应用最广泛的是 MCFC、SOFC 及 PEMFC，其中 PEMFC 以其功率密度大、体积小、质量轻、室温下即可工作、起动迅速等优点被大量应用于交通运输领域，如汽车。MCFC、SOFC 因为高温、启动慢，但其成本低、功率大等特点，在便携式领域和交通运输领域应用非常少，在固定发电领域有一些应用，如固定式燃料电池电站、家用热电联产。

全球燃料电池分类应用（千组，2008-2015）

全球燃料电池分类应用（MW，2008-2015）

　　近十几年来，由于手机、笔记本电脑、数码相机等便携式电子产品风靡全球，其功能日渐复杂、能耗日益增加，对电池的能量密度要求也越来越高，之前广泛应用的锂离子电池，已逐渐不能满足，而燃料电池具有充电时间更短、能量密度更高的明显优势，适合在便携式领域应用。

不同燃料的能量密度对比（MJ/kg）

　　目前，PEMFC 在微型便携电源和小型移动电源的应用上，已达到产品化程度，在 2005-2010 年间，单是小型电源领域，全世界已经有超过 15 万套燃料电池交付使用，总功率超过了 15MW，其中 96%是质子交换膜燃料电池。但从整体市场规模看，目前应用规模仍然非常小，发展缓慢。便携式产品因其移动性特点，需要随时携带燃料用以续加，或者随时能找到加燃料的地方，但携带燃料极为不便，比如乘坐飞机、高铁，不允许携带燃料气体。另外，人们对于氢气等燃气用在便携式产品上，心里存在安全担忧。除了成本之外，这都阻碍了燃料电池在便携式领域的应用。

　　2008 年 4 月，美国交通部（DOT）公布了一项最终规定，允许在客机上携带甲醇燃料电池和甲醇燃料。根据规定，乘客可在搭乘飞机时携带微型燃料电池，且每人最多只能带两个备用燃料盒。目前，包括加拿大、中国、日本和英国在内的全球许多国家都制定了各自的限定标准。

燃料电池便携式应用出货量（2008-2015）