因为短视，所以忽视（低压自增湿PEM氢燃料电池）

正式开篇之前我们先简单科普一下现状燃料电池的基本分类：

1、按电解质分类可分为以下五类：

1）质子交换膜型(PEMFC)：通常以全氟或部分氟化的磺酸型质子交换膜为电解质。（目前国内大多数企业都是该路线）

2）碱性型(AFC)：一般以碱性的氢氧化钾溶液为电解质。

3）磷酸型(PAFC)：以浓磷酸为电解质．（韩国斗山就是该方式，在深圳有设立全资子公司）

4）熔融碳酸盐型MCFC)：以熔融的锂-钾或锂-钠碳酸盐为电解质。

5）固体氧化物型(SOFC)：以氧离子导体固体氧化物为电解质。

国内目前以潍柴以及一些院所机构为主。潍柴曾于2018年5月，收购全球先进的固态氧化物燃料电池(SOFC)供应商英国锡里斯动力控股有限公司(Ceres Power)20%的股份，成为锡里斯第一大股东，并成立合资公司，在固态氧化物燃料电池领域展开全面合作。英国锡里斯动力控股有限公司 (Ceres Power) (AIM: CWR)（所开发的SteelCell®是一项世界领先的低成本固体氧化物燃料电池 (SOFC) 技术。

2、基于工作温度分类，可分为以下四类：

1）低温：工作温度范围一般是25-100℃，如固体聚合物电解质燃料电池。

2）中温：工作温度范围一般是100-500℃，如磷酸型燃料电池。

3）高温：工作温度范围一般是500-1000℃，这种类型的电池包括熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池。

4）超高温：工作温度范围一般是高于1000℃。

3、基于燃料的来源分类，可分为以下三类：

1）直接型：是指燃料不经过转化步骤直接参加燃料电池的电极反应，比如氢氧燃料电池，燃料直接使用氢气。

2）间接型：是指燃料不直接参加电化学反应，而是要通过重整等方法将燃料转化后再供给燃料电池发电，而是通过某种方法把甲烷、甲醇或其他烃类化合物转变成氢或含富氢的混合气后再供给燃料电池。如甲醇燃料电池等。

3）再生型：是指将燃料电池反应生成的水经过某种方式（如热和光等）分解成氢和氧，再将氢和氧重新输送给燃料电池进行发电。

4、基于燃料状态分类，可分为以下两类：

1）液体型。

2）气体型。

此外，根据燃料电池使用燃料的种类，可分为氢燃料电池、甲醇燃料电池、乙醇燃料电池等；根据燃料电池运行机理的不同，可分为酸性燃料电池和碱性燃料电池。

在以上分类方式下还有一些基于此分类的细分领域。我们今天讨论的就是基于质子交换膜燃料电池（PEMFC）分类下的细分类低温低压自增湿燃料电池。低温的定义上面已经介绍。自增湿或者内增湿是基于一种含有吸湿性氧化物SiO₂和TiO2等的复合质子交换膜，可以实现电池运行时的内加湿和自增湿的加湿技术。为何又会分成低压呢，下面就再基于此做一个简单的科普。

根据燃料电池的空气进气压力，可分为：

1）低压 (30 kPa以下)，低压燃料电池一般用于通信电源、备用电源、无人机等领域;

2）中压 (60～100 kPa) ，中压燃料电池一般应用于客车、物流车等交通领域;

2）高压 (150～300 kPa) 燃料电池。高压一般配置与乘用车等领域。

为何说因为短视，所以忽视呢？目前在国内大功率，高功率密度硬性指标达标状况才有可能享受”以奖代补“带来的补贴政策诱使下，国内厂商都在追求大功率，高功率密度，所以多数企业都跟随政策走到了中高压这个路线上去了。下面，我们除了低压与中高压使用场景区别之外，从技术层面以及经济性方面告诉大家为何低压自增湿路线的燃料电池产品该有其一席之地！

一、低压自增湿燃料电池的优点

1.工作压力低，下面看一张基于已经量产30年以上的低压自增湿燃料电池的实际测绘图。从下图可以看出在最大发电电流下空气端和氢气端的压力都没有超过15KPa。

因为短视，所以忽视（低压自增湿PEM氢燃料电池）

不同发电电流下空气和氢气实测压力图

低压工作有什么优点呢？

1）来自于维持系统工作的空压机以及氢气循环泵的寄生功率是非常低的，以31KW系统为例，鼓风机和氢气循环泵合计最大耗损功率只有1000W左右，即3%左右。

因为短视，所以忽视（低压自增湿PEM氢燃料电池）

实测某成熟产品低压系统寄生功率

因为短视，所以忽视（低压自增湿PEM氢燃料电池）

该图表是巴拉德基于自身LCS系列集成的HD模块，寄生功率11.5%

从以上可以看出高压堆的寄生功率明显偏高。比低压堆高出8%左右，以100KW的系统来论，相当于11KW的功率是不能用于产生有效对外做功。

国内我们自行集成的系统很多单单空压机一个部件就耗掉约10%的功率，其他氢气循环泵，增湿系统还有额外损耗。尽快国内厂商没有公布自己系统的寄生功率，但自己应该很清楚是多大的一个比值。

2）空压机选型更容易。由于不需要更高的工作压力，所以多数鼓风机都可以达到这个升压比。（这里叫鼓风机，不叫空压机）故该空压机不会像现有的八大件是一个瓶颈点了，也不会价格昂贵。

3）由于较低的工作压力对于供氢系统可多元化，比如甲醇重整、有机物储氢、金属储氢等释放出来的氢气可直接使用，不像中高压燃料电池需要再次耗能升压。故可以用更广泛的使用场景。

2.自增湿。主要基于改性质子交换膜和内控策略。

该优点是没有中高压系统繁杂的加湿系统。不需要这部分额外的零部件选型。

3.高寿命。由于一般采用传统石墨板，且场板流道截面积相对中高压堆要略大，也有助于内部热分布均匀，热交换更有效，热管理更平衡。有助于耐久性改善。

4.集成简单。具有零部件选型容易且集成简单的明显优势。以上优势也会直接体现在成本上。（顺便说明一下，高压堆的集成对于很多国内厂商来说都是拿来炫耀的资本，巴拉德从过去到现在就集成技术服务都要收取几千万美金的费用，也间接说明高压堆的集成是有一定难度的）

二、低压增湿堆的缺点。

当然低压堆肯定也有它的缺点和不足。也是目前被各大厂商弃用的原因，低压堆单体最大目前只能做到50KW，模块功率密度在450W/Kg，模块体积功率密度在(500~800)W/L左右,和高压堆相比是有些差距的。

结语：

大家为了去迎合政策指标，去获得政府的补贴一窝蜂的涌向高压路线，一味去增加单体功率，一味提升功率密度。对于未来庞大的电源类场景（储能调峰、分布式电源、热电联供等）应用，高压堆几乎是没有任何竞争优势的。我们因为短视，所以忽视。除了业内同仁，也请基于价值投资的投资人一起见证！

原文始发于微信公众号（氢眼所见）：因为短视，所以忽视（低压自增湿PEM氢燃料电池）

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