質子交換膜燃料研究現狀

　　20世紀60年代，美國通用電氣公司首先將PEMFC用作雙子星座宇宙飛船的電源。當時電池采用的是聚苯乙烯磺酸膜，由于這種膜在電池工作過程中易于降解，導致電池壽命縮短，而且污染了電池反應生成的水，使宇航員無法飲用，而使對PEMFC的研究在很長一段時間內處于低谷。杜邦公司生產的全氟磺酸型質子交換膜在PEMFC中的應用，使燃料電池的壽命超過了57000h，使其壽命提高了三倍。盡管燃料電池的性能隨材料性能的提升而提升，但由于昂貴的結構材料和高鉑黑用量，阻礙了PEMFC的進一步發展，此后的載人航天飛行電源選定了堿性燃料電池。

　　1983年加拿大國防部注意到PEMFC可以滿足特殊的軍事要求并有良好的商業前景，開始資助Ballard公司發展PEMFC，隨后許多國家都陸續開展PEMFC的基礎理論和應用研究工作，至今在催化劑（非貴金屬催化劑、陰極催化劑壽命以及催化劑改性方面）、電極（膜電極的測量方法及新型制備方法和電堆電極均一性等方面）、質子交換膜壽命和膜的改性和雙極板等方面已取得了突破性進展。

　　質子交換膜燃料電池在全球的發展情況

　　加拿大的Ballard能源系統公司在加拿大國防部資助下，PEMFC研究開發領域的權威機構。1989年。從美國國防部購買了燃料電池技術。經過十多年的研究開發，成功地研制出了多種系列的PEMFC。自1994年以來，Ballard公司先后與奔馳、大眾、通用、福特、豐田、日產等著名汽車公司合作，開發出多種PEMFC汽車。

　　Ballard公司與奔馳、福特等公司共同投資建立了PEMFC發動機公司，從1997年起。溫哥華和多倫多，年產20萬臺電動車發動機的兩個生產企業已在建設之中，計劃2003年把PEMFC電動車正式推向市場。Ballard公司還與美國、法國的大型供電公司共同投資組建了合資企業，生產250KW級分散型PEMFC電站設備。這些公司的建立標志著PEMFC氫能源系統已走出實驗室，進入了加速產業化的階段。在美國Plug-PowH-Power等公司生產的以天然氣為燃料的510KW，PEMFC小型電站已經投放市場，這種電站適用作家庭電站、應急電源、不間斷電源。

　　日本、德國、英國、意大利、俄羅斯等國以及一些著名跨國企業也加入了研制PEMFC系統和PEMFC電動車的行列。自2000年下半年石油價格問題引起各國嚴重關注以來，除美國、加拿大外。發達國家，特別是美國都大大加強了對燃料電池技術商業化的投入，僅美國能源部的研究經費預算就超過1億美元，大大超出前一年度的預算。研究重點具有明顯的產業化導向，如：燃料電池資料部件，應用開發，行業規范，環境配套，發展戰略，市場戰略等。

　　PEMFC和電動車已被列入“九五”國家科技攻關計劃，目前，中國氫能源已規模制備、儲運及相關燃料電池的基礎研究”也已入選2000年“國家重點基礎研究項目”PEMFC電動車還被列為面向產業化的國家“十五”863重大科技攻關專項和上海市“十五”重大科技攻關項目。另外，中國與意大利在氫能技術開發上的合作項目也即將啟動。

　　國內質子交換膜燃料電池與發達國家幾乎是站在同一起跑線上，燃料電池電動車是選中的重要發展方向，以燃料電池作為動力電源的汽車。燃料電池的化學反應過程不會產生有害產物，因此燃料電池車輛是無污染汽車，燃料電池的能量轉換效率比內燃機要高2~3倍，因此從能源的利用和環境保護方面，燃料電池汽車是一種理想的車輛。

　　質子交換膜燃料電池前景

　　根據新思界發布的《2017-2021年質子交換膜燃料電池行業深度分析及“十三五”發展規劃指導報告》顯示，質子交換膜燃料電池下游應用領域主要分為三大塊。

　　首先是便攜式電源領域，這一領域由于對質子交換膜燃料電池的使用量相對較少，因此整體占比較小，約為4.2%；

　　其次是固定式發電領域，這一領域是質子交換膜燃料電池的主要應用領域，應用規模較大，在整體的需求中占比較大，約為78.8%；

　　再次是交通運輸領域，近年來，隨著新能源汽車等的不斷發展，質子交換膜燃料電池在交通運輸領域的應用越來越多，占比也在逐漸增加2017年的占比約為17.0%。

　　2017年中國質子交換膜燃料電池下游應用領域結構占比分析

　　新思界行業分析師表示，中國質子交換膜燃料電池行業發展起步相對較晚，并且該行業存在較大的技術壁壘，造成目前國內質子交換膜燃料電池生產企業數量相對較少，市場集中度偏高的局面。

　　現階段，國內主要的生產企業分別是新源動力股份有限公司、上海神力科技有限公司、上海攀業氫能源科技有限公司、湖南科力遠新能源股份有限公司、維動新能源股份有限公司、上海舜華新能源系統有限公司等，這些公司掌控了中國質子交換膜燃料電池絕大部分的市場份額。

　　未來，隨著我國質子交換膜燃料電池行業不斷發展，技術水平不斷提高，行業的技術壁壘將會有所降低，并且受到較為廣闊的發展前景和較大的利潤空間的吸引，中國質子交換膜燃料電池行業企業數量將會快速增長。屆時，新進入者將會使得市場競爭不斷加劇。隨著更多的企業的崛起，目前大型企業的市場份額將會被分解，我國質子交換膜燃料電池行業的市場集中度也會隨之降低。

　　同時，市場格局的改變也將會給質子交換膜燃料電池行業的發展帶來新的景象，新的企業力量的注入將會給行業的發展帶來新的活力。而產能的不斷增長和競爭的不斷激烈化也會導致質子交換膜燃料電池的價格不斷下降，而價格的下降將會大大拓展其在各領域的應用規模，市場需求將會快速增長，因此質子交換膜燃料電池未來的發展前景看好。