2014年伊始PLUG、BLDP、FCEL股價大幅上漲，引爆了市場對氫燃料電池的極大關(guān)注，行業(yè)基本面拐點或已出現(xiàn)。作為氫燃料電池領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物，PLUG公司在2013年第四季度實現(xiàn)訂單的爆發(fā)性增長，其股價的巨幅上升也帶動了同行業(yè)的BLDP和FCEL股價增長，氫燃料電池概念開始進入投資者眼中。

　　揭開氫燃料電池的面紗

　　1、氫燃料電池概況

　　1.1、燃料電池種類多樣

　　燃料電池，是一種主要通過氧或其他氧化劑進行氧化還原反應(yīng)，把燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的電池。

　　燃料電池有多種類型，但是它們都有相同的工作模式。它們主要由三個相鄰區(qū)段組成：陽極、電解質(zhì)和陰極。兩個化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在三個不同區(qū)段的接口之間。兩種反應(yīng)的凈結(jié)果是燃料的消耗、水或二氧化碳的產(chǎn)生，和電流的產(chǎn)生，可以直接用于電力設(shè)備。

　　燃料電池按燃料類型可分為直接型、間接型和再生型；按電解質(zhì)種類又可分為堿性燃料電池(AFC)、磷酸鹽型燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽型燃料電池(MCFC)、固體氧化物型燃料電池(SOFC)和質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC).

　　20多年來，燃料電池經(jīng)歷了堿性、磷酸、熔融碳酸鹽和固體氧化物等幾種類型的發(fā)展階段，燃料電池的研究和應(yīng)用正以極快的速度在發(fā)展。在所有燃料電池中，堿性燃料電池(AFC)發(fā)展速度最快，主要為空間任務(wù)，包括航天飛機提供動力和飲用水；質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)已廣泛作為交通動力和小型電源裝置來應(yīng)用；磷酸燃料電池(PAFC)作為中型電源應(yīng)用進入了商業(yè)化階段，是民用燃料電池的首選；熔融碳酸鹽型燃料電池(MCFC)也已完成工業(yè)試驗階段；起步較晚的固態(tài)氧化物燃料電池(SOFC)作為發(fā)電領(lǐng)域最有應(yīng)用前景的燃料電池，是未來大規(guī)模清潔發(fā)電站的優(yōu)選對象，100kW管式SOFC電站已經(jīng)在荷蘭運行，Siemens和三菱重工都進行了SOFC發(fā)電系統(tǒng)的試驗研究。相比之下，SOFC、MCFC

　　1.2、氫燃料電池是目前發(fā)展最好的燃料電池

　　氫燃料電池，即使用氫氣作為燃料，利用電解水的逆反應(yīng)產(chǎn)電的一種燃料電池，是目前發(fā)展最好的燃料電池。其工作原理即：將氫氣送到電池的陽極板，通過催化劑的作用，氫原子變成一個正電荷的氫離子和一個負電荷的電子，其中氫離子通過電解質(zhì)到達陰極板，而電子不能通過電解質(zhì)，而只能通過外部電路形成電流。電子到達陰極板后，與氧原子和氫離子重新結(jié)合為水。

　　1.3、氫燃料電池三大核心優(yōu)勢

　　氫燃料電池陰極板供給的氧可直接從空氣中獲得，因此僅需不斷給陽極板供應(yīng)氫氣并及時把水帶走，氫燃料電池就可以不斷提供電能。相對于其他能源，氫燃料電池的發(fā)電過程無污染，能量轉(zhuǎn)換效率更高，且其燃料氫氣來源廣泛，可再生。

　　燃料電池屬于清潔能源的一部分，由于其反應(yīng)過程就是無污染的水反應(yīng)，反應(yīng)過程不會產(chǎn)生污染物，其主要污染物來自于燃料，可能存在氮氧化物等污染。相對于普通火力發(fā)電的空氣污染以及傳統(tǒng)電池的重金屬污染而言，燃料電池對環(huán)境的污染程度遠遠降低。而氫燃料電池，其燃料為純凈無污染的氫氣，相對其他燃料而言，廢氣中也不存在污染物?？梢哉f，氫燃料電池就是一個能真正實現(xiàn)零污染的環(huán)保能源。

　　燃料電池的發(fā)電效率也處于較高水平。在各種發(fā)電方式中，傳統(tǒng)火力發(fā)電效率在30%左右，遠低于燃料電池平均的40%-60%效率。而在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用中，燃料電池的效率可達60%，也高于目前汽車普遍使用的內(nèi)燃機效率?？傮w而言，燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率在其類似替代能源中都處于較高水平。

　　氫是宇宙中最常見的元素，氫及其同位素占到了太陽總質(zhì)量的84%，宇宙質(zhì)量的75%都是氫。氫分子在地球上不是以天然的氣體存在，大部分氫結(jié)合氧存在水中，可以說水資源在一定程度上代表了氫能的儲存量。

　　制氫的能源和燃料可以來自多種來源例如天然氣、核能、太陽能、風(fēng)力、生物燃料、煤礦、其他化石燃油、地?zé)?。目前氫氣主要是作為一種中間產(chǎn)品而生產(chǎn)的。主要是由化石能源天然氣(CH4)、原油(烴)或煤等原料，與水蒸汽在高溫下經(jīng)蒸汽轉(zhuǎn)化法、部分氧化法、煤氣化法等工藝生成。

　　2、氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈解析

　　氫燃料電池主要包括電池組件和燃料兩個部分。因此其上游主要是氫氣供應(yīng)以及電池零組件。氫氣供應(yīng)部分主要是為燃料氫氣而準備的，主要流程包括氫氣生產(chǎn)、輸送和充氣機。而電池零組件部分則主要生產(chǎn)燃料電池組、氫氣存儲設(shè)備和配件。中游則是將上述組裝，形成一個完整的可投入使用的燃料電池系統(tǒng)，每種系統(tǒng)構(gòu)成都依據(jù)其不同的應(yīng)用領(lǐng)域而有所不同。下游的應(yīng)用板塊則主要包括了固定、交通運輸和便攜式三個主要領(lǐng)域。

　　產(chǎn)業(yè)鏈的核心在于中游的燃料電池系統(tǒng)，系統(tǒng)的組成必定要對應(yīng)下游的應(yīng)用，而在燃料電池系統(tǒng)中，燃料電池模塊是最為重要的。一般燃料電池由電解質(zhì)、催化劑和雙極板構(gòu)成，在這三者中，催化劑的有無對燃料電池成本的影響最為巨大。

　　對于PEMFC來說，由于其使用昂貴的鉑族金屬作為催化劑，其價格一直居高不下，可以說，催化劑是燃料電池價格的決定性因素之一。另一個重要的決定因素這是電解質(zhì)，不同技術(shù)類型的燃料電池堆電解質(zhì)的要求不同，不同的電解質(zhì)的價格也會有所不同，并最終對燃料電池價格產(chǎn)生影響。

　　3、固定領(lǐng)域引領(lǐng)燃料電池市場

　　3.1、氫能和燃料電池市場空間廣闊

　　氫燃料電池早在20世紀60年代就因其體積小、容量大的特點而成功應(yīng)用于航天領(lǐng)域。進入70年代后，隨著技術(shù)的不斷進步，氫燃料電池也逐步被運用于發(fā)電和汽車?，F(xiàn)如今，伴隨各類電子智能設(shè)備的崛起以及新能源汽車的風(fēng)靡，氫燃料電池主要應(yīng)用于三大領(lǐng)域：固定領(lǐng)域、運輸領(lǐng)域、便攜式領(lǐng)域。

　　2012年，全球燃料電池系統(tǒng)的出貨量近3萬臺，同比增長約34%，相對2008年增長超過321%。而在其中，固定式燃料電池的增長最為顯著，從2008年的2000臺迅速上升至2012年的2.5萬臺。交運用燃料電池的發(fā)展則相對平穩(wěn)，在未來其發(fā)展的主要看點集中在輕型燃料電池電動汽車數(shù)量的增加和物料搬運設(shè)備市場的大幅增長。在三個主要領(lǐng)域中，便攜式領(lǐng)域的發(fā)展幾乎處于停滯狀態(tài)，即使目前已有許多公司陸續(xù)推出手機用氫燃料電池，但就整體而言，該類產(chǎn)品的商業(yè)化尚未得到實現(xiàn)，未來發(fā)展還需很長時間。日本富士經(jīng)濟公司針對產(chǎn)業(yè)和商業(yè)、家用、燃料電池車、叉車等驅(qū)動、便攜和應(yīng)急以及便攜終端6個領(lǐng)域進行了調(diào)查，預(yù)測稱到2025年，全球市場總計將達到51843億日元，相當于2011年的74.2倍。

　　單就氫燃料電池產(chǎn)業(yè)來講，根據(jù)工研院IEK的統(tǒng)計，2011年全球氫能與燃料電池市場規(guī)模為10.3億美元，較2010年6.7億美元成長54%。日本日經(jīng)bp清潔技術(shù)研究所日前發(fā)布的《世界氫能源基礎(chǔ)設(shè)施項目總覽》顯示，到2015年預(yù)計包括液化氫基地、管道、固定式燃料電池以及燃料電池車在內(nèi)的全球氫能源基礎(chǔ)設(shè)施市場規(guī)模只有7萬億日元左右，但在2015年以后，氫能源基礎(chǔ)設(shè)施市場開始緩慢增長；而在2020年以后該市場會呈現(xiàn)加速增長態(tài)勢，到2025年，氫能源基礎(chǔ)設(shè)施家用市場的規(guī)模將超過商用。也正因為如此，在到2025年的5年內(nèi)，該市場規(guī)模將實現(xiàn)倍增，預(yù)計達到約20萬億日元；到2050年將達到約160萬億日元(約合1.56萬億美元).

　　3.2、固定領(lǐng)域持續(xù)增長

　　固定式燃料電池市場包括多種尺寸和類型，主要用于各種固定位置的電力供應(yīng)，包括主要應(yīng)用于發(fā)電站、樓宇、工程等領(lǐng)域的大型首要電源、備用電源或熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)，用于家庭住宅和商業(yè)的微型熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)，以及遠程或基本應(yīng)用例如電訊塔的首要或備用電源。

　　固定式燃料電池主要包括MCPC、SOFC、PAFC和PEMFC。在美國市場，美國本土的BloomEnergy，F(xiàn)uelCellEnergy，UTCPower和加拿大的BallardPowerSystems是該領(lǐng)域的主要生產(chǎn)公司。

　　隨著各國政府對清潔能源的關(guān)注，固定式燃料電池近幾年的出貨量不斷攀升，根據(jù)PikeResearch的預(yù)測，到2022年固定式燃料電池的出貨量將達到35萬臺，相對于目前的2.1萬臺有一個巨幅的提升。

　　目前更多的行業(yè)在考慮使用燃料電池，希望在發(fā)生自然災(zāi)害時，燃料電池可以獨立于電網(wǎng)發(fā)電。隨著對電的復(fù)原力需求的增強，以及全球越來越快地采用分布式發(fā)電技術(shù)，和家庭式熱電聯(lián)產(chǎn)的逐步普及，未來10年，固定式燃料電池產(chǎn)業(yè)將處于有利的引領(lǐng)地位。

　　在固定式燃料電池的應(yīng)用中，各地區(qū)略有差別。對亞太地區(qū)而言，輔助電源(AuxPower)是目前占比最大的應(yīng)用，其他主要應(yīng)用則是備用電源(BackupPower)和熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)。在北美地區(qū)，備用電源(Backup)、熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)和分布式發(fā)電(DG)是三類主要的應(yīng)用領(lǐng)域。

　　無論是在亞太地區(qū)還是在北美地區(qū)，隨著家庭式熱電聯(lián)產(chǎn)的逐步普及，CHP的應(yīng)用占比都將會逐步增大，并成為固定領(lǐng)域中的主要應(yīng)用。分布式發(fā)電和備用電源則作為輔助應(yīng)用，共同支撐固定領(lǐng)域發(fā)展。

　　3.2.1、發(fā)電成本逐漸降低

　　日常生活中使用的電能，主要來自其他形式能量的轉(zhuǎn)換，包括水能(水力發(fā)電)、熱能(火力發(fā)電)、原子能(核電)、風(fēng)能(風(fēng)力發(fā)電)、化學(xué)能(電池)及光能(光電池、太陽能電池等)等。

　　目前，燃料電池發(fā)電成本約在2.5~3元/度電左右，而中國各類傳統(tǒng)發(fā)電方式的上網(wǎng)電價都在1元/度電以下，即使是最昂貴的太陽能發(fā)電，目前價格也是0.9元/度電左右，氫燃料電池的發(fā)電成本離此還有很遠的距離。另外就發(fā)電站建造而言，傳統(tǒng)發(fā)電方式如火力發(fā)電廠，其建造成本約在1300美元/千瓦發(fā)電能力。燃料電池發(fā)電站以北美固定式燃料電池價格為例，從2008年到2012年，三類電池的價格都有明顯的下降，都處于1500~2000美元/千瓦之間，相對傳統(tǒng)發(fā)電方式而言已不存在太大差異。隨著氫燃料電池價格的迅速下降，氫燃料電池發(fā)電的成本也將逐漸降低，其在發(fā)電領(lǐng)域的競爭力也將逐漸增強。

　　3.2.2、氫燃料電池在中國仍是空白，在美國已有一席之地

　　氫能發(fā)電也是利用氫氣和氧燃燒來產(chǎn)生電力，燃料電池就是氫能發(fā)電的一種重要方式，70年代以來，日美等國加緊研究各種燃料電池，現(xiàn)已進入商業(yè)性開發(fā)，日本已建立萬千瓦級燃料電池發(fā)電站，美國有30多家廠商在開發(fā)燃料電池。德、英、法、荷、丹、意和奧地利等國也有20多家公司投入了燃料電池的研究，這種新型的發(fā)電方式已引起世界的關(guān)注。2012年，美國氫能發(fā)電占比為7.9%，比例次于火力發(fā)電、水力發(fā)電和核電，但高于風(fēng)能發(fā)電。而中國的電力市場目前火力發(fā)電仍為絕對主力，氫能發(fā)電還沒有占據(jù)一席之地。我國的氫燃料電池發(fā)電還處于技術(shù)研發(fā)和儲備階段，實驗性的產(chǎn)品也在緩慢推出，但目前還沒有應(yīng)用于商業(yè)上的成功案例，我國的氫燃料電池發(fā)電領(lǐng)域還是一塊未曾開拓的土壤。