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燃料电池双极板市场规模与格局调查

北极星氢能网 来源:高工氢电  作者:游保平  2021/3/2 9:12:34 我要投稿

北极星氢能网讯:燃料电池双极板(Bipolar Plate,BP)又叫流场板,是电堆中的“骨架”,与膜电极层叠装配成电堆,在燃料电池中起到支撑、收集电流、分配气体的重要作用。随着燃料电池汽车在国内示范运营的逐步推进,双极板的市场规模同比有所扩大。

(来源:微信公众号“高工氢电” ID:weixin-gg-fcev 作者:游保平)

近日,高工产研氢电研究所(GGII)正式发布的《2021年中国氢电产业发展蓝皮书(1.0版)》显示,2020年国内氢燃料电池双极板市场规模约为3.1亿元,同比增长8.8%,增长的主要原因是2020年国内外电堆出货量的增长。

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从双极板的材料构成分类来看,当前石墨双极板(含石墨复合双极板)依然是市场应用的主流,市场规模占比高达65%,金属双极板用量快速增长,市场占比达35%。

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从双极板的加工工艺来看,现阶段石墨双极板的加工形式有CNC和模压两种,2020年采用CNC工艺路线的石墨双极板市场规模占比达到85%,仍是当下的主流;另一方面,采用模压工艺的石墨双极板市场占比从2019年的不足10%,提升到15%左右,有了显著的增长。

与机加工石墨板相比,模压复合石墨板最大的优势在于耗时短、效率高、抗弯强度好,更符合燃料电池商业化大批量生产的要求,从2020年开始,不少电堆企业开始布局模压复合石墨双极板。

金属双极板则按照企业的加工能力分为全线定制化开发、金属板冲压代工、涂层代加工等不同形式,其中全线定制开发的金属双极板市场规模占比超过90%。

从布局双极板的企业来看,石墨双极板企业在我国的华东、华南、华中、华北和东北都有所分布,其中华东地区的双极板企业数量最多,也是国内石墨双极板和金属双极板生产最为集中的地区。国内主要的石墨双极板企业上海弘枫、上海弘竣、浙江华熔和金属双极板企业上海治臻都位于华东地区;华南的嘉裕碳素,华中的长海电推、武汉喜玛拉雅都涉足布局双极板。

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资料显示,上海弘枫成立于1996年,是国内最早专注于石墨双极板的公司,自2008年获得国家超薄型石墨双极板的加工工艺的发明专利之后,上海弘枫团队持续在石墨双极板领域研究和突破,2020年累计出货量超300万片并远销欧美等多个国家。

上海弘竣成立于2008年,是专业的燃料电池石墨双极板生产商、产业化先行者。目前上海弘竣的第三代石墨双极板材料在各方面性能上优于同行,正在研发的第四代材料也马上完成,性能会有进一步的提高,目前该公司年产能150万片。

浙江华熔由上海栏能新材料有限公司和浙江铁狮高温材料有限公司合资组建而成。公司总投资1.12亿元,公司设有碳材料研发中心、燃料电池石墨双极板事业部、CNC机械加工事业部、石墨改性(涂层)事业部、抗氧化石墨事业部、石墨导热膜模切事业部等多条先进生产线。

上海治臻是国内金属双极板行业的龙头企业,累计开发了6代具有自主知识产权的金属双极板,掌握“全工艺链集成”关键自主核心技术,实现给国内核心主机厂及电堆企业的大规模量产供货,成为国产金属板技术实力“担当”。2019年上海治臻设立苏州治臻全资子公司,项目全部达产后将具备1000万片的产能规模。

嘉裕碳素成立于2008年,是华南地区最早从事石墨销售和加工配套厂家之一。现阶段,嘉裕碳素创造性地开发出了超薄石墨双极板,将产能提升至50-80万片/年,已成为国内石墨双极板市场备受瞩目的主要供应商之一。公司目前所生产的石墨双极板,单面有槽厚度在0.5mm,双面有槽厚度在0.8mm,一组石墨板的厚度在1.3mm左右。

除了主营业务是双极板的企业以外,国内有不少电堆企业涉足双极板领域,这些企业通过整合双极板、膜电极、电堆等核心部件,打造燃料电池产业链闭环。目前国内涉足双极板业务的电堆企业主要有明天氢能、爱德曼、国鸿氢能、新研氢能、氢璞创能、新源动力等。

从技术路线来看,在目前以石墨双极板为主体的双极板市场格局中,金属双极板的力量正在逐渐增强。

与碳基材料相比,通过使用金属双极板,可以减小重量和体积,对于汽车应用而言,轻质薄金属板可提高功率密度,从而提高燃料电池的市场吸引力。

一直以来,国内燃料电池汽车市场推广的主力军都是商用车,并且绝大部分上路运营的燃料电池商用车基于更长营运周期的考虑,绝大部分采用石墨板燃料电池,金属板燃料电池现阶段尚未在大范围内得到市场的认可。

“金属双极板与石墨双极板相比各有特点,虽然金属双极板在空间利用率上更有优势,但是其耐久性和长寿命还有待进一步验证。”国内一位燃料电池系统企业技术总监告诉高工氢电,由于缺乏足够的实地运营数据,金属板燃料电池的长寿命成为制约其规模化推广的关键因素之一。

耐久性、长寿命是影响金属双极板实现规模化应用的拦路虎,现阶段这个难题在上海治臻等金属双极板企业和新源动力等电堆企业的共同努力下,正在被逐渐攻克。

以上海治臻为例,针对金属双极板的寿命问题,上海治臻制定了“不锈钢+复合涂层”方案,经过多年摸索,上海治臻发明了钛、铬、氮、碳等多元复合涂层,这种多元复合涂层具有高耐蚀、高导电性能。经测试,通过了乘用车连续10000小时实测寿命考核,达到国际领先水平。

耐腐蚀性的增强,提升了金属双极板的寿命,其市场应用也得到显著增长。GGII数据显示,金属双极板从2019年的22%的市场占比提升至2020年的35%,此消彼长之下,金属双极板的市场份额正在逐渐增加。

原标题:燃料电池双极板市场规模与格局调查

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