燃料电池双极板是电堆中的“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。近年,随着燃料电池汽车示范政策逐步推进,双极板的市场规模同比在持续扩大。
高工产业氢电研究所(GGII)数据显示,2018年-2020年,国内燃料电池双极板的市场规模分别是2.5亿元、2.85亿元、3.1亿元,呈逐年递增状态。2021年,这一数据会再创新高。
2021年期间,国内主流双极板企业的出货量都有非常大的增长,金属双极板领域已经出现了单个企业单个客户出货达百万片级别的现象;石墨板市场各家出货也均有较大增长,表现明显的是原万片级出货企业的出货量级达到10万片以上,头部企业的出货更是达到了50万片/年以上。
燃料电池双极板市场格局深度剖析
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除了规模在持续扩大,当前国内燃料电池双极板市场在示范政策下整体还呈以下几大显著特征:
1、石墨双极板(含石墨复合双极板)与金属双极板趋于平分秋色。燃料电池双极板按照材料构成分成石墨双极板(含石墨复合双极板)和金属双极板。2021年石墨双极板(含石墨复合双极板)依然是市场应用的主流,金属双极板凭借强度高、韧性好、成本低等优点,市场用量在快速增长、市场份额在逐步走高。具体来看,两者已经趋于平分秋色。
2、涌入双极板领域的企业在增多。2021年国内双极板企业的数量同比增加了约20%。青岛祥碳、博远新能源、惠州海龙等都是涉足双极板市场的新面孔,其中青岛祥碳来自“中国石墨之乡”青岛莱西市,该公司由石墨制品转型入局燃料电池双极板,现在已完成样品开发与客户送样;博远新能源的母公司是轴承业龙头企业山东金帝精密,博远新能源是其为布局燃料电池双极板而新成立的公司。该公司现入局仅1年,就已可为客户提供定制化的燃料电池双极板解决方案。
日前,威孚高科透露在燃料电池产业链方面的规划,其中也包括在石墨双极板和金属双极板上实现批量供应。随着越来越多的企业在双极板方面展开布局,这一领域的竞争将愈发激烈。
3、技术层面实现重大突破。个别国产金属双极板设计寿命已经超过2万小时;还已有企业开始推出无涂层的金属双极板;石墨双极板方面技术已经比较成熟,市场已有越来越多的企业成功开发出超薄超精细石墨双极板,提前突破了国家制定2025年前单组石墨双极板厚度1.5mm的要求。
4、区域分布方面,双极板企业遍布全国,华东区地最为集中。当前,国内双极板企业在全国华东、华南、华北、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企业最为集中的地区。国内主要石墨双极板企业弘竣新能源、华熔科技、神州碳制品、上海弘枫,以及金属双极板代表企业上海治臻、三佳机械、浙江菲尔特等都位于华东地区。
当前国内燃料电池双极板生产企业中,既有专门的双极板供应商,也有为了实现产业链自主可控而对双极板展开布局的燃料电池企业,比如国鸿氢能、明天氢能、国电投氢能等。整体上国内双极板市场局面可以说是百家争鸣,群雄逐鹿。
下面,重点介绍部分双极板企业在2021年的具体成绩与表现,从中可窥见当前该领域的技术水平、市场特点:
1. 华熔科技
华熔科技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,主要从事燃料电池石墨双极板的研发与生产。2021年,公司根据市场需求扩充产能,在8月底实现一期项目的投产;二期也已于年底完成初步验收。全年,华熔科技燃料电池石墨双极板出货量约50万组(含风冷双极板),同比增速达300%。
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图 燃料电池石墨双极板 来源:华熔科技
华熔科技目前拥有百万片级石墨双极板量产经验。随着公司二期项目逐步实现投产,其月产能有望达到15-20万组。华熔科技燃料电池石墨双极板已成为公司各石墨制品项目中营收额位列第二的业务板块。
2. 青岛杜科
由汉缆股份、杜科新材料以及青岛岩海碳材料有限公司三方联合成立的青岛杜科,主要专注于超薄复合石墨双极板组件的生产和销售,截至目前,青岛杜科已经建成年产100万组超薄复合石墨双极板的生产线。 
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2021年12月13日,青岛杜科模压复合石墨板新品发布会与高工氢电年会同期盛大举办。青岛杜科的模压石墨复合板拥有知识产权,已授权发明专利。该产品采用自合成树脂胶,和增强材料、石墨蠕虫混合,辊压成型预成型板,采用快速冷压成型的模压工艺,配套研发的水场和气场粘接密封的用胶方案,拥有技术可控和成本可控的优势。
3. 弘竣新能源
弘竣新能源成立于2010年,最早在2011年开始将石墨双极板产品应用于燃料电池汽车,现在拥有浙江嘉善、山东泰安两大大生产基地,年产能200万片。公司十年在技术上的持续积累以及强大的供货能力,让弘竣新能源在行业有非常广泛的客户基础。2021年示范政策开启,弘竣新能源出货量实现在80万片左右,同比实现40%的增长,其中大客户需求量稳中增长,小客户数量也实现明显增长。

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图源:弘竣新能源官网

产品层面,目前弘竣新能源第三代石墨双极板是市场销售主力,该产品通过浸渍工艺使石墨板减少了95%以上的孔隙率,并且超薄可大幅降低电堆占用的体积和重量,深受市场好评。为持续提升公司核心竞争力,弘竣新能源在研发第四代石墨双极板,现已进入小批量验证阶段。新一代石墨双极板在材料和性能上更优更稳定,气密性≤0.1SCCM,单面有糟厚度能达到0.5mm,槽深0.2mm。
4. 嘉裕碳素

 

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。公司于2013年凭借在石墨精加工领域的深厚积淀,入局石墨双极板市场。经过近10深耕,嘉裕碳素创造性地开发出了超薄超精细石墨双极板,并将产能提升至80-120万片/年。

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石墨双极板 图源:嘉裕碳素官网

嘉裕碳素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,单组石墨双极板的厚度在1.3mm左右,提前突破国家制定2025年前单组石墨双极板厚度1.5mm的要求。
5. 上海治臻
上海治臻成立于2016年,是国内首家专注氢燃料电池金属双极板研发及制造的国家高新技术企业。公司核心技术源自上海交通大学,历经十六年精研创新,在极板构型设计、超薄板精密成形和高速激光焊接、高性能复合纳米涂层和一体化密封等方面拥有完全自主知识产权的关键核心技术,达到国际一流水平的金属极板设计与制造能力。
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燃料电池金属双极板 图源:上海治臻官网
截至目前,上海治臻累计开发了7代具有自主知识产权的金属双极板,并掌握“全工艺链集成”关键自主核心技术,实现了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”。2021年3月,上海治臻年产千万片级金属极板产线在常熟市投产,这是目前全球最大的一条金属极板产线,同时标志着我国氢燃料电池汽车行业由研发阶段进入规模化示范应用时期。
2021年期间,上海治臻还推出了新型碳涂层金属极板产品,在极板成本降低40%-50%的同时,还将金属板燃料电池发动机预期寿命延长至2万小时以上。这款金属双极板最大的突破在于采用了最新的碳涂层技术,能有效极板提升寿命并降本成本,现阶段该技术已经具备百万片大规模量产能力,为推动燃料电池行业快速降本奠定基础。
 
6. 三佳机械
三佳机械于2005年在上海成立,2007年通过与上海航天空间电源研究所(811研究所)合作研制氢燃料电池钛合金单极板,成为国内最早涉足燃料电池金属极板的企业之一。三佳机械经过不断的技术迭代,目前已成功交付了80多款不同流道形态的金属双极板,材料主要为钛合金、SUS316L等,材料厚度为0.075-0.1mm,钛合金材料的流道深度最大可达0.45,SUS316L材料的流道深度达到0.5±0.01,流道周期分别有1.0/1.1/1.25/1.4/1.6/1.8/2.0mm,流道间均匀度≤±0.01mm,流道高度均匀度≤±0.015mm,双极板翘曲度<2mm。
三佳机械目前厂房面积7000平方米,拥有高精度的冲压成形、激光焊接、超声波清洗、气密性检测等双极板生产设备,年产双极板200万片;拥有高精度的高速加工中心、线切割、电火花、磨床等模具加工设备,年产双极板模具50套;还拥有五轴加工中心、卧式加工中心、立式加工中心、钻铣攻牙中心等机械加工设备,用于电堆壳体、端板、集流板等零部件的加工。
7. 博远新能源
博远新能源,全称“博远(山东)新能源科技发展有限公司”,母公司是轴承业的龙头企业山东金帝精密。基于母公司在精密制造方面的深厚积淀,博远新能源成立至今仅1年就已经能够给客户提供定制化的燃料电池极板解决方案(包括设计与匹配),所推出的金属双极板可以满足超过150kW的大功率电堆装堆需求。
博远新能源金属双极板所使用的涂层是非贵金属涂层,可有效降低制造成本;产品还具有接触电阻低耐腐蚀性强的优势,技术指标远超DOE要求水平,耐久性能可达到10000-15000h。
目前公司已组装金属双极板的批量化生产线,一期产能为60~100万副/年(后续产能逐步提升,预计在2023-2024年会达到600万副/年),拥有高精度的冲压成形、激光焊接、表面涂层、注塑密封、气密性检测等双极板生产设备。
8. 上海弘枫
上海弘枫成立于1996年,专注于石墨相关产品的研发、生产。2003年,公司开始涉足燃料电池双极板领域,见证了中国氢燃电池行业发展壮大的过程。2004年上海弘枫团队曾参与国家863项目中“超越3号”中石墨双极板的研发和生产;2008年奥运会和2010年世博会上,上海弘枫是国家氢燃料电池示范车的唯一石墨双极板供应商。
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石墨双极板 图源:上海弘枫
2021年,上海弘枫石墨双极板出货量达200万片,同比增长100%,其中海外业务占比80%,国内业务占比20%,营收实现1.2亿元。上海弘枫是国内规模最大的燃料电池极板生产商之一,目前年产能可达400万片,累计出货量已经达500万片。
文章来源:高工氢电网
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作者 808, ab