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注，行業基本面拐點或已出現。作為氫燃料電池領域的領軍人物，PLUG公司在2013年第四季度實現訂單的爆發性增長，其股價的巨幅上升也帶動了同行業的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，把燃料中的化學能轉化成電能的電池。

　　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段組成：陽極、電解質和陰極。兩個化學反應發生在三個不同區段的接口之間。兩種反應的凈結果是燃料的消耗、水或二氧化碳的產生，和電流的產生，可以直接用于電力設備。

　　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)和質子交換膜燃料電池(PEMFC).

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

　　1.2、氫燃料電池是目前發展最好的燃料電池

　　氫燃料電池，即使用氫氣作為燃料，利用電解水的逆反應產電的一種燃料電池，是目前發展最好的燃料電池。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到達陰極板，而電子不能通過電解質，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合為水。

　　1.3、氫燃料電池三大核心優勢

　　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，氫燃料電池的發電過程無污染，能量轉換效率更高，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，由于其反應過程就是無污染的水反應，反應過程不會產生污染物，其主要污染物來自于燃料，可能存在氮氧化物等污染。相對于普通火力發電的空氣污染以及傳統電池的重金屬污染而言，燃料電池對環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零污染的環保能源。

　　燃料電池的發電效率也處于較高水平。在各種發電方式中，傳統火力發電效率在30%左右，遠低于燃料電池平均的40%-60%效率。而在汽車領域的應用中，燃料電池的效率可達60%，也高于目前汽車普遍使用的內燃機效率?？傮w而言，燃料電池的能量轉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量的84%，宇宙質量的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、風力、生物燃料、煤礦、其他化石燃油、地熱。目前氫氣主要是作為一種中間產品而生產的。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蒸汽轉化法、部分氧化法、煤氣化法等工藝生成。

　　2、氫燃料電池產業鏈解析

　　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以及電池零組件。氫氣供應部分主要是為燃料氫氣而準備的，主要流程包括氫氣生產、輸送和充氣機。而電池零組件部分則主要生產燃料電池組、氫氣存儲設備和配件。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，每種系統構成都依據其不同的應用領域而有所不同。下游的應用板塊則主要包括了固定、交通運輸和便攜式三個主要領域。

　　產業鏈的核心在于中游的燃料電池系統，系統的組成必定要對應下游的應用，而在燃料電池系統中，燃料電池模塊是最為重要的。一般燃料電池由電解質、催化劑和雙極板構成，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，不同技術類型的燃料電池堆電解質的要求不同，不同的電解質的價格也會有所不同，并最終對燃料電池價格產生影響。

　　3、固定領域引領燃料電池市場

　　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用于航天領域。進入70年代后，隨著技術的不斷進步，氫燃料電池也逐步被運用于發電和汽車。現如今，伴隨各類電子智能設備的崛起以及新能源汽車的風靡，氫燃料電池主要應用于三大領域：固定領域、運輸領域、便攜式領域。

　　2012年，全球燃料電池系統的出貨量近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展則相對平穩，在未來其發展的主要看點集中在輕型燃料電池電動汽車數量的增加和物料搬運設備市場的大幅增長。在三個主要領域中，便攜式領域的發展幾乎處于停滯狀態，即使目前已有許多公司陸續推出手機用氫燃料電池，但就整體而言，該類產品的商業化尚未得到實現，未來發展還需很長時間。日本富士經濟公司針對產業和商業、家用、燃料電池車、叉車等驅動、便攜和應急以及便攜終端6個領域進行了調查，預測稱到2025年，全球市場總計將達到51843億日元，相當于2011年的74.2倍。

　　單就氫燃料電池產業來講，根據工研院IEK的統計，2011年全球氫能與燃料電池市場規模為10.3億美元，較2010年6.7億美元成長54%。日本日經bp清潔技術研究所日前發布的《世界氫能源基礎設施項目總覽》顯示，到2015年預計包括液化氫基地、管道、固定式燃料電池以及燃料電池車在內的全球氫能源基礎設施市場規模只有7萬億日元左右，但在2015年以后，氫能源基礎設施市場開始緩慢增長；而在2020年以后該市場會呈現加速增長態勢，到2025年，氫能源基礎設施家用市場的規模將超過商用。也正因為如此，在到2025年的5年內，該市場規模將實現倍增，預計達到約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、固定領域持續增長

　　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，包括主要應用于發電站、樓宇、工程等領域的大型首要電源、備用電源或熱電聯產(CHP)，用于家庭住宅和商業的微型熱電聯產(CHP)，以及遠程或基本應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，FuelCellEnergy，UTCPower和加拿大的BallardPowerSystems是該領域的主要生產公司。

　　隨著各國政府對清潔能源的關注，固定式燃料電池近幾年的出貨量不斷攀升，根據PikeResearch的預測，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。

　　目前更多的行業在考慮使用燃料電池，希望在發生自然災害時，燃料電池可以獨立于電網發電。隨著對電的復原力需求的增強，以及全球越來越快地采用分布式發電技術，和家庭式熱電聯產的逐步普及，未來10年，固定式燃料電池產業將處于有利的引領地位。

　　在固定式燃料電池的應用中，各地區略有差別。對亞太地區而言，輔助電源(AuxPower)是目前占比最大的應用，其他主要應用則是備用電源(BackupPower)和熱電聯產(CHP)。在北美地區，備用電源(Backup)、熱電聯產(CHP)和分布式發電(DG)是三類主要的應用領域。

　　無論是在亞太地區還是在北美地區，隨著家庭式熱電聯產的逐步普及，CHP的應用占比都將會逐步增大，并成為固定領域中的主要應用。分布式發電和備用電源則作為輔助應用，共同支撐固定領域發展。

　　3.2.1、發電成本逐漸降低

　　日常生活中使用的電能，主要來自其他形式能量的轉換，包括水能(水力發電)、熱能(火力發電)、原子能(核電)、風能(風力發電)、化學能(電池)及光能(光電池、太陽能電池等)等。

　　目前，燃料電池發電成本約在2.5~3元/度電左右，而中國各類傳統發電方式的上網電價都在1元/度電以下，即使是最昂貴的太陽能發電，目前價格也是0.9元/度電左右，氫燃料電池的發電成本離此還有很遠的距離。另外就發電站建造而言，傳統發電方式如火力發電廠，其建造成本約在1300美元/千瓦發電能力。燃料電池發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，相對傳統發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，氫燃料電池發電的成本也將逐漸降低，其在發電領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

　　氫能發電也是利用氫氣和氧燃燒來產生電力，燃料電池就是氫能發電的一種重要方式，70年代以來，日美等國加緊研究各種燃料電池，現已進入商業性開發，日本已建立萬千瓦級燃料電池發電站，美國有30多家廠商在開發燃料電池。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，這種新型的發電方式已引起世界的關注。2012年，美國氫能發電占比為7.9%，比例次于火力發電、水力發電和核電，但高于風能發電。而中國的電力市場目前火力發電仍為絕對主力，氫能發電還沒有占據一席之地。我國的氫燃料電池發電還處于技術研發和儲備階段，實驗性的產品也在緩慢推出，但目前還沒有應用于商業上的成功案例，我國的氫燃料電池發電領域還是一塊未曾開拓的土壤。