引言：

日本為什么停止氫燃料電池?原因在于日本對氫能源專利的壟斷局面，迫使中美歐車企不得不放棄該技術路線，因為明顯會被掐脖子，而日本本土市場小，憑一己之力根本撐不起氫能源車的整個產業鏈，在產業生態上與純電動的距離越來越大，最終迫使日本停止氫燃料電池車路線。

氫燃料汽車到底行不行？日企相繼宣布暫停研發，吉利卻已推出氫能重卡。2021年開始，先是日產，再是本田，自上個世紀就大力投入氫燃料電池研發的日本車企們，相繼宣布停止氫燃料電池的研發計劃。不過，吉利作為第二大股東的沃爾沃重卡今年6月卻突然宣布，將開始測試全球首款氫燃料卡車——HX04。

據資料顯示，該款氫燃料重卡續航達1000公里，相比于其他僅400公里續航的市政純電卡車，HX04在續航方面可謂是降維打擊。

氫能源燃料電池的基本原理

氫能源燃料電池的基本原理是電解水的逆反應，把氫和氧分別供給陽極和陰極，氫通過陽極向外擴散和電解質發生反應后，放出電子通過外部的負載到達陰極。一、氫能源燃料電池優勢氫能源燃料電池對環境無污染，它是通過電化學反應，而不是采用燃燒（汽、柴油）或儲能（蓄電池）方式，最典型的傳統后備電源方案，燃燒會釋放像COx、NOx、SOx氣體和粉塵等污染物。燃料電池只會產生水和熱。如果氫是通過可再生能源產生，整個循環就是徹底的不產生有害物質排放的過程。二、氫能源燃料電池技術特點氫燃料電池嚴格地說是一種發電裝置，像發電廠一樣，是把化學能直接轉化為電能的電化學發電裝置。另外，氫燃料電池的電極用特制多孔性材料制成，這是氫燃料電池的一項關鍵技術，它不僅要為氣體和電解質提供較大的接觸面，還要對電池的化學反應起催化作用。燃料電池運行安靜，噪聲大約只有55dB，相當于人們正常交談的水平。這使得燃料電池適合于室內安裝，或是在室外對噪聲有限制的地方。事實上，氫燃料電池的歷史非常早。第一塊燃料電池是1845年由英國科學家威廉 · 格羅夫制造的，制造時間是道光二十五年。他證明了在一定條件下，氫和氧的結合會產生電流，就像產生水一樣。

格羅夫電池當然，他是站在巨人的肩膀上的。此前70年，卡文迪許就研討了氫氣加氧氣釀成水的進程；此前50年，尼克爾森（William Nicolson）就研討了方才水人進程的逆反應，也便是電解水生成氫氣和氧氣。威廉·格羅夫的成就是發現氫和氧不需要火焰就可以制造水，而且在這個過程中會產生電流。

格羅夫電池示意圖三、氫燃料電池的原理給燃料動力電池的負極材料提供一個氫氣，正極進行提供大量氧氣，然后在正負極相互之間加一層膜。在催化劑的作用下，氫原子外層的電子會游離出來，變成獨立電子+氫離子。而那層膜是非常特殊的，只有兩個氫離子結合才可以同時通過，而電子則會被阻擋在膜外。由于存在氫離子實際上我們就是一種質子，所以那層膜也叫“質子交換膜”。由于電子是通不過這層膜的，所以他們會在膜的一邊越聚越多。如果在電子聚集的地方接一根導線，通到正極，電子就會在工作電壓的驅使下嗖嗖嗖地跑過去。而這，就是提高電池在輸出控制電流。
透過膜的質子與正氧反應生成水并放出熱量。這些都是氫燃料電池的副產品。由于一層膜左右兩側的壓差比較小，通常我們只有0.5V-1.0V，所以只要把正負極夾著一層膜的結構可以疊加至幾百層，就能不斷得到發展需要的高電壓。在這個電池里，是沒有其他任何火焰會呈現的。不過，為了能夠保證研究催化劑的活性，在電動車企業使用的燃料動力電池技術類型中，電池的工作環境溫度在90攝氏度左右。其實，這比很多傳統燃油汽車發動機的溫度要低很多。這個發展過程中，化學能轉化為一種電能的效率最高可以達到80％，遠比內燃機的40％高得多。當然，還有其他類型的氫燃料電池，不僅僅是質子交換膜，它們有不同的反應物和電解質。比如航天用燃料電池的電解液就是氫氧化鉀。以熔融硅酸鹽、氧化鋯和磷酸為電解質的氫燃料電池都用于發電站。這種用于氫燃料電動汽車的電池是一種相對較晚出現的新型氫燃料電池。

中國汽車品牌蓄力發展氫燃料電池技術路線

除了沃爾沃，如今東風、紅巖、尼古拉、現代等一眾國內外廠商也都紛紛入局氫燃料卡車。為何同在氫燃料車領域，行業“鼻祖”日本車企選擇放緩，而其他“跟隨者”卻在加速呢？

氫燃料電池，早在上世紀60年代就成功應用于航天領域，70年代開始應用于汽車。在氫燃料電池堆棧中，負極的氫原子中的一個電子被催化劑剝離出來，它在通過里面的質子交換膜去往正極的過程中被攔下，于是只能通過外部電路到達正極，這就形成電流，為汽車提供電能。氫燃料電池汽車相比于傳統燃油車，比較特殊的幾個部件就是高壓儲氣罐、氫燃料電池堆棧、燃料電池升壓器等。

氫燃料汽車在清潔度、能量轉換率等方面優勢明顯，得到日本、韓國、美國等眾多國家的青睞，開始拿出家當投入研究。但是氫燃料汽車的發展過程并沒有那么順利。在實際落地時各國發現，因為要配備相應的高壓儲氣罐，氫燃料乘用車的重量要比傳統燃油車重出200多斤。制造成本更是多出5倍以上，加上加氫站的巨大建造成本等因素，沒有特殊的政策支持，氫燃料乘用車很難形成產業化。然而，乘用車的“兄弟”——卡車卻在此時接過了氫能的接力棒，就此，氫燃料卡車問世了。

氫燃料卡車的優勢：不同于乘用車，卡車一般承擔物流運輸等工作，行駛路線相對固定，因此需要配置的加氫站數量較少。而且卡車體積大，整體重量更大，200斤的高壓儲氣罐對一輛卡車而言不值一提。可以說，氫燃料卡車在一定程度上調和了燃油卡車和純電卡車各自的不足，一經推出便被熱捧。比如專注于氫燃料卡車和加氫站的美國車企尼古拉，成立短短5年不到，便在納斯達克敲鐘上市。

尼古拉的成功，炸街一般吸引了資本的目光，這樣主要有賴于它的幾項優點：

1、消滅純電車的里程焦慮：氫燃料卡車和純電車同為新能源車界寵兒，但是純電卡車共有的里程焦慮讓人望而卻步。奔馳此前宣布的首臺純電卡車eActros，續航里程才400km，而斯堪尼亞今年推出的純電卡車45R，續航也只有350km。而且，純電卡車的充電時間短則1個小時，長則7、8個小時，嚴重限制卡車貨運效率。相比而言，氫燃料卡車在這方面則要優秀得多，續航里程幾乎和燃油卡車比肩，1000km都是標配。另外，氫燃料卡車加氫時間足夠快。例如沃爾沃的這款HX04，7分鐘可加氫12kg，增加4小時續航，即使全部加滿，也僅需15分鐘。

2、能量轉換效率高：燃油卡車是將柴油等經過發動機燃燒，熱能轉換為機械能。此過程中，柴油燃燒不充分、氣缸散熱大、高溫廢氣排出以及機械摩擦等，都會造成大量的能量損失，以至于能量轉換率僅有30%-50%。

而純電卡車更是表現平平。純電卡車的能量需要經過三次轉換，分別是發電廠的火電、風電等轉換、電力傳輸以及車內電池化學能轉為機械能，整體換算下來，能量轉換率也大致在30%-40%之間。氫燃料卡車相比于純電卡車省去了電力傳輸的環節，相當于在車上安裝了氫能發電機，能量損失大大降低，轉換率達到驚人的60%-80%，這是大部分動力裝置都難以企及的。

3、燃料成本相對較低：一般氫燃料卡車百公里耗氫1kg左右，氫價40元/kg，所以百公里成本40元左右，相比于柴油卡車的百公里將近50元，便宜20%。同時，相比較主要依靠火力發電的純電，和依靠汽油燃燒的油車，氫燃料車則是將兩個單位氫氣和一個單位氧氣結合成水，全程幾乎沒有任何污染，是真正清潔能源。沃爾沃和吉利便是在這樣的背景下，開始重金“押注”氫燃料重卡的。

道阻且長，未來可期

雖然氫燃料卡車的眾多優勢讓人直呼真香，但是其發展道路也并不會那么順暢，仍有很多痛點需要解決。

第一、安全性問題：氫氣是易燃易爆的氣體，1986年美國的“氫氣球爆炸慘案”還歷歷在目，因此人們對于氫能的安全性十分擔憂。不過，氫氣在空氣中的濃度處于4%-75.6%之間時，遇到火源才會爆炸。而氫燃料卡車即使發生氫氣泄漏，也會迅速擴散到空氣中，很難達到這個濃度，爆炸的可能性不大。

第二、車輛成本：根據氫氣委員會（Hydrogen Council）的報告，在全球范圍內開發加氫站網絡，以及運輸氫燃料的基礎設施，成本大約需要300億美元，而開發可再生氫氣還需要200億美元。這也是很多日企暫緩氫燃料車研發的主要原因。

對于氫燃料卡車來說，燃料電池系統和儲氫系統占整車成本的65%以上，而純電卡車的電池成本僅占40%。高昂的成本，是限制氫燃料卡車發展的重要因素。

第三、加氫站太少：加油站隨處可見，加氫站寥寥無幾。目前我國規劃建設大約120座加氫站，已經建成的有51座，而正常運營的僅有41座。如此稀少的數量，導致氫燃料卡車只敢在特定的區域或路線使用，成為其發展路上的絆腳石。

在能源、環境等問題層出不窮的當下，人類急需清潔、高效、可再生的能源為世界的發展蓄力，很顯然，氫燃料是最有潛力的“種子選手”。

中科院院士沈學礎曾表示：“氫燃料車是汽車產業的新高峰！”可見，即便日本車企們暫緩了氫燃料車的研發進程，但卻阻擋不了學術界，以及其他重卡車企們對氫燃料車的熱衷。

而作為全球率先推出氫能重卡的吉利，其“掌舵人”李書福能否帶領吉利打贏這場新能源爭奪戰的后半程，讓我們拭目以待。

中國氫燃料電池電堆技術正在快速發展

燃料電池電堆是燃料電池系統中的核心構件，由膜電極、雙極板、集流板、絕緣板、端板和緊固件等組成，起到為燃料電池發動機提供動力的作用，其成本約占燃料電池系統成本的65%左右。一般而言，理想的燃料電池電堆需要具備高功率密度、長使用壽命、良好的低溫啟動能力和低成本等特性。

按照雙極板類型不同，燃料電池電堆可分為石墨板電堆和金屬板電堆兩種。石墨板電堆的優勢在于耐腐蝕，壽命長，金屬板電堆的主要優點在于功率密度高，因此，目前市面上的大功率電堆以金屬板電堆為主，主要應用于乘用車，中小功率電堆以石墨板電堆為主，主要面向于商用車。

（2021國產電堆出貨TOP10企業 來源：高工氫電網）

國鴻氫能：廣東國鴻氫能科技有限公司成立于2015年6月，是國內領先的氫燃料電池電堆生產商，其車用電堆產品自2017年開始連續5年國內市占第一。產品包括柔性石墨雙極板、石墨（復合）板電堆、燃料電池系統、燃料電池空氣過濾器等。由其研發的最新一代電堆產品鴻芯GIII單堆輸出功率超過200kW，比功率密度超過4.5kW/L，可在零下35℃低溫啟動，使用壽命超30000小時，可滿足乘用車和重卡、自卸車等商用車的使用需求。此外國鴻氫能推出的電堆產品還包括2.4kW-4.8kW風冷電堆產品鴻楓G、6-84kW液冷電堆產品鴻芯GI。公司電堆產品目前覆蓋全國20省40地市，實現近5000輛商用車用氫燃料電池系統的交付使用，覆蓋客車、貨運車、軌道交通、船舶、備用電源等領域。

氫晨科技：上海氫晨新能源科技有限公司成立于2017年，主營大功率燃料電池電堆、PEM電解槽和膜電極等基礎零部件等的研發生產、銷售，現已累計完成3輪融資。核心技術依托于上海交通大學與臨港集團科技成果轉化，掌握大功率電堆核心材料與核心部件的研發與制造技術，形成了近200項專利的完整知識產權體系。其燃料電池電堆產品采取金屬板路線，現已開發出80kW、100kW、120kW、150kW、230kW五款車用燃料電池電堆，應用于商用車、公交車、BRT和重卡等場景，客戶包括東風、長城、中車、北汽、萬象等，另有單堆300kW產品即將發布。此外，氫晨科技還開發有適用于叉車、船舶、發電等特殊場景的燃料電池電堆。

神力科技：上海神力科技有限公司成立于1998年，主營燃料電池電堆及其測試設備的研發生產和銷售，在燃料電池電堆方面擁有178項自主知識產權，現已累計完成5輪融資。由神力科技研發的燃料電池電堆類型為石墨板電堆，額定功率覆蓋10kW-150kW，運用于大巴，卡車，乘用車、固定式電站、船舶等領域，其中SFC-BP9系列可實現-35℃無輔熱低溫冷啟動，堆芯功率密度達4kW/L，設計壽命超過15000小時。合作伙伴有上汽、上海大眾、鄭州宇通、北汽福田、中通客車、中國中車、上海申龍、蘇州金龍、奇瑞、長城等主機廠。

愛德曼：愛德曼氫能源裝備有限公司成立于2016年，是一家氫能源燃料電池系統供應商，產品包括金屬雙極板、膜電極、金屬板電堆等。具備核心裝備、核心零部件（雙極板、膜電極）及系統自研自產的能力，開發量產了30kW-233kW電堆系列產品，完成共8次產品迭代，其中最新一代233kW單電堆燃料電池體積功率密度5.18kW/L，已通過國家機動車檢測中心強檢，將應用于大載重重型卡車。

清能股份：江蘇清能新能源技術股份有限公司成立于2003年，是一家大功率燃料電池電堆和系統供應商。主要研發及生產基地在中國，并在新加坡、美國、澳大利亞等地設有多家子公司。采用“鈦板+石墨板”復合電堆，重點發展以商用車為主的燃料電池電堆及系統，出貨產品以大功率為主，國外市場出貨量占總電堆出貨量30%。由清能股份研發的第三代復合板水冷電堆，單堆額定功率達250kW，體積功率密度4.7kW/L，低溫自啟。

氫璞創能：北京氫璞創能科技有限公司成立于2010年，是一家燃料電池研發商，致力于水冷燃料電池和甲醇制氫技術的研發和產業化，擁有近60項燃料電池電堆及生產線發明專利，成立至今累計完成兩輪融資。開發有基于碳復合板技術的墨系列電堆產品和基于金屬板的鈊系列電堆產品，墨系列電堆產品已開發完成5輪迭代，主要面向商用車，額定功率18kW到50kW，功率密度超過2.0kW/L，支持-30℃冷啟動。鈊系列電堆產品完成3輪迭代，額定功率超過100kW，功率密度超過4kW/L，適用于乘用車。氫璞創能在全國共有3條生產線，燃料電池電堆單班產能可達100MW，雙班產能可達200MW。

濰柴動力：濰柴動力股份有限公司成立于2002年，是我國柴油發動機的龍頭企業，公司自2016年開始通過一系列收購、參股、合作完成了對氫燃料電池的全產業鏈布局。濰柴動力生產的電堆類型為模壓柔性石墨板電堆其最新一代的燃料電池堆功率密度達到4.0kW/L，壽命超過30000小時，可實現零下30℃無輔熱低溫啟動。目前公司氫燃料電池產品已批量投放市場，主要應用于卡車、客車、發電及叉車等市場。

國電投氫能：國家電投集團氫能科技發展有限公司成立于2017年5月，是首家以氫能為主業的央企二級科技型企業，旗下擁有7家氫能產線子公司，分別在華東、華中、華南等地建設氫能產業基地，主要從事氫燃料電池關鍵技術研發和產品制造、氫能動力系統開發、制儲氫關鍵技術研發等。已實現催化劑、膜電極、擴散層、金屬雙極板、電堆組裝等關鍵技術、材料和部件的自主化，由其研發生產的氫騰FCS80電堆額定功率115kW，可實現零下30℃低溫啟動，并被搭載于2022年的北京冬奧會氫能交通示范車輛中。

東方氫能：東方電氣（成都）氫燃料電池科技有限公司成立于2018年，是能源裝備制造國企東方電氣旗下的燃料電池供應及服務商，產品包括膜電極、電堆、燃料電池發動機、供氫系統、燃料電池車輛動力總成解決方案等。電堆方面，東方電氣生產的電堆類型為機加工石墨板電堆，同時公司瞄準長壽命技術，由東方電氣研發的長壽命電堆功率密度超過2.5kW/L，實測壽命超過10000h，應用于交通（車輛、船舶、無人機）、航天、分布式發電和備用電源等領域。

航天氫能 ：航天氫能（上海）科技有限公司成立于2020年，由上海空間電源研究所聯合上海中振、重塑能源共同發起成立，定位為氫電能源綜合解決方案提供商，掌握自主知識產權燃料電池電堆及金屬雙極板、膜電極組件等關鍵技術，核心產品為金屬雙極板電堆，產品涵蓋65kW到150kW，空冷金屬板電堆涵蓋1.2kW到30kW。

新源動力：新源動力股份有限公司成立于2001年4月，大連物化所參股并提供技術支持，主要從事氫燃料電池膜電極、電堆模塊、系統及相關測試設備的設計開發、生產制造和技術服務。其電堆系列已完成4次產品迭代，由新源動力研發的M7平臺電堆產品功率范圍覆蓋80kW到300kW，基于該平臺電堆可開發60kW到245kW級系統。燃料電池電堆 HYMOD -200M7額定功率200kW，體積比功率密度6.0kW/L，可實現-40 ℃無輔助加熱快速冷啟動，設計壽命超過20000小時。合作伙伴包括上汽、一汽、東風、廣汽、長安。

天能氫能源：浙江天能氫能源科技有限公司成立于2021年，是天能股份有限公司為推進氫能產業發展而專門設立的子公司，現已經推出30kW、40kW、60kW、80kW石墨板電堆及百千瓦級（100kW到150kW）大功率金屬板電堆。150kW燃料電池模塊（TN-STK-M1-150）順利通過國家機動車產品質量檢驗檢測中心強檢。應用方面，天能氫能源T60-C燃料電池電堆產品已成功適配南京金龍燃料電池低入口城市客車，并入選工信部第345批公告；所配套的吉利商用車“遠程牌”燃料電池城市客車也已上榜工信部第350批公告；配套的8臺公交大巴將在浙江長興龍之夢專線進行示范運營。2022年10月，天能氫能源與格潤時代簽訂戰略合作協議，共同推進氫能源工程機械的開發與推廣。

雄韜氫瑞：雄韜氫瑞是深圳市雄韜電源科技股份有限公司全資子公司，成立于2017年，負責氫燃料電池電堆與系統的研發生產，具備國產化氫燃料電池完整產業鏈。雄韜氫瑞生產的電堆產品主要有石墨板電堆、金屬板電堆兩類，其中大功率第一代石墨板電堆單堆額定功率42kW到84kW，功率密度3.5kW/L，壽命突破1.5萬小時，999元/kW限額發售。今年5月，雄韜氫瑞還發布了針對乘用車需求研發的第一代金屬板電堆W1.0，功率密度達到5.4kW/L，壽命突破1萬小時。此外，公司還在碳紙電堆這一新型電堆類型上擁有技術儲備，其體積功率密度可達5kW/L，壽命可達20000h，但目前還處于初級研發階段。雄韜氫瑞現有電堆年產能5000套，預計到2025年實現新增電堆產線5條。

捷氫科技：上海捷氫科技股份有限公司成立于2018年6月，是上汽集團旗下的氫燃料電池研發生產商，具備膜電極的自主研發生產能力，現已完成多款燃料電池電堆和燃料電池系統的產品開發，功率涵蓋6kW到260kW。其燃料電池電堆產品捷氫啟源M4H，電堆額定功率為163kW，額定功率密度為4.2kW/L。客戶包括海格客車、榮威、陜汽集團、上汽大通、東風華神、申龍客車、吉利汽車、江汽集團等。2021年3月，捷氫科技旗下總投資5億元的燃料電池項目啟動，建成后可實現12000臺套燃料電池電堆和系統的產能。

新研氫能：北京新研創能科技有限公司成立于2017年，是一家氫燃料電池開發商，在北京、大連、大同三地設有子公司，產品包括金屬雙極板、2kW-220kW電堆模塊、36kW-160kW車用燃料電池系統及500W-300kW測試臺等。2021年以來，新研氫能完成85kW和115kW金屬板電堆的開發，利用90kW雙堆結構開發出180kW級燃料電池模塊；單電池均一性良好，電堆功率密度4.4kW/L。大同新研產業基地現已形成年產1000套百千瓦級金屬板電堆的產能。

明天氫能：安徽明天氫能科技股份有限公司成立于2017年，是一家燃料電池生產商，產品包括金屬板電堆及其核心零部件（雙極板、膜電極）和燃料電池動力系統等。核心技術來源于中科院大連化物所和同濟大學。由明天氫能科開發的金屬板電堆功率范圍覆蓋20-100kW，氫氣利用率大于90%，可以根據用戶需求進行不同型號車用電堆及發電用燃料電池模塊的開發、研制?，F已建成年產能一萬臺套燃料電池電堆和系統的工廠。

驥翀氫能：上海驥翀氫能科技有限公司成立于2018年，是一家車用氫燃料電池電堆解決方案供應商，業務涵蓋電池電堆定制開發、銷售及技術服務等，成立至今累計完成3輪融資。由驥翀氫能自主研發的金屬雙極板電堆MH170額定功率達160kW，裸堆體積比功率密度達4.7kW/L，可在無輔助熱源條件下-39℃啟動，已應用于垃圾清運車和31噸水泥攪拌車等重卡車型。第二代產品MH290單堆額定輸出功率將超過250kW，將于年內完成樣機開發。現已在江蘇張家港建成年產能200Mw金屬雙極板及電堆生產線。

高成綠能：浙江高成綠能科技有限公司成立于2006年，主要從事氫燃料電池及系統產品和制氫設備的研發、生產及銷售，擁有從催化劑、膜電極、電堆到燃料電池系統全產業鏈核心技術和自主知識產權，電堆出貨類型為石墨板電堆。由高成綠能開發的風冷燃料電池堆功率覆蓋25W到24kW，已用于無人機、備用電源、觀光車等領域，并實現了產品出口；液冷燃料電池堆功率覆蓋10kW到200 kW，采用陰極自增濕技術和寬壓力操作設計，主要應用于大中型車載動力、固定電站、移動發電站等領域。

鋒源氫能：浙江鋒源氫能科技有限公司成立于2015年，是一家氫燃料電池以及核心零部件生產制造商，目前已完成四輪融資。公司獲得清華大學氫燃料電池實驗室多項核心專利的轉移和授權，并承擔其產業化任務。鋒源氫能生產的電堆產品主要有石墨板電堆、金屬板電堆兩個系列，FY06系列氫燃料電池石墨板單堆功率可達80-135kW，金屬板單堆功率為100-200kW。鋒源氫能現已建成投資近億元的燃料電池電堆生產基地，設計年產能為2000套。

南科燃料：深圳市南科燃料電池有限公司成立于2016年6月，由加拿大國家科學院王海江院士團隊、南方科技大學、深圳市政府、正道產業投資集團合資設立。產品包括燃料電池電堆、膜電極、雙極板等，由南科燃料開發并產業化的MP03型石墨電堆單堆額定功率達到130 kW，功率密度3.7kW/L以上。通過梳理可以看到在性能指標上，國內燃料電池電堆企業整體正在沿著大功率和長壽命的方向快速發展，氫晨科技、愛德曼和國鴻氫能在今年還發布了單堆功率超過了200kW的產品，相比于2019年左右100kW的標準線，氫燃料電池電堆產業整體正在快速升級。此外，隨著技術迭代速度的提升和新入局者增加，氫燃料電池電堆市場集中度也有所下降，但幅度不大，top5的市場地位仍比較穩固。GGII數據顯示2022H1電堆市場CR5為60.8%，較上年同期下降3.5%，CR10為87.9%，較上年同期下降4.2%。

氫燃料電池電堆核心技術材料

氫能是未來重要的能源形勢，其能量密度是石油的3倍、煤炭的4.5倍，未來的地位有望與化石資源比肩。氫燃料電池是氫能的轉化裝置，以氫氣為燃料，通過電化學反應將燃料中的化學能直接轉變為電能的發電裝置。燃料電池從汽車的技術構架來講，可以分為4個層次，從最外面的是燃料電池和整車，接下來一層是燃料電池動力系統，再下來一層是燃料電池系統、最里面一層是燃料電池電堆，電堆的6個關鍵技術如下：

質子交換膜燃料電池電堆構成

燃料電池電堆是氫能源車的“心臟” ，燃料電池電堆主要由催化劑、質子交換膜、氣體擴散層、雙極板，以及其他結構件如密封件、端板和集流板等組成。膜電極與其兩側的雙極板則組成燃料電池的基本單元。

成燃料電池電堆成本占據燃料電池系統成本60%以上，相比國外燃料電池電堆，國內電堆在核心材料與關鍵技術方面仍存在短板，關鍵材料與核心零部件國產化為降本關鍵。

質子交換膜

質子交換膜也稱為質子膜或氫離子交換膜，是一種離子選擇性透過的膜，在電池中起到為質子遷移和傳輸提供通道、分離氣體反應物并阻隔電解液的作用。從膜的結構來看，PEM 大致可分為三大類：磺化聚合物膜，復合膜，無機酸摻雜膜。目前研究的 PEM 材料主要是磺化聚合物電解質，按照聚合物的含氟量可分為全氟磺酸質子交換膜、部分氟化質子交換膜以及非氟質子交換膜等。

從膜的結構來看，PEM 大致可分為三大類：磺化聚合物膜，復合膜，無機酸摻雜膜。目前研究的 PEM 材料主要是磺化聚合物電解質，按照聚合物的含氟量可分為全氟磺酸質子交換膜、部分氟化質子交換膜以及非氟質子交換膜等。

針對車用燃料電池的要求，重點突破高溫低濕條件下應用的質子交換膜的產業化技術；結合酸性膜和堿性膜的發展，創新雙性膜等應用技術。燃料電池中的氧化還原反應，在熱力學上是自發進行的，但反應物與產物之間通常存在活化能的能壘，導致其動力學過程緩慢。燃料電池催化劑起到降低電極反應活化能、提高反應速率的作用，是燃料電池的關鍵材料和運行保障。根據電極的不同，PEMFC的催化也不同，系統中陽極催化劑通常針對的是不同的燃料，使用的是抗毒性較強，穩定性較高并且活性高的電催化劑，陰極電催化劑則主要考慮燃料滲透以及氧還原穩定性及電催化活性的問題。

構建Pt 基合金，利用配體電子效應優化氧吸附能，調控晶格常數，利用應力效應優化氧吸附能，調節表面 Pt原子的配位數及配位環境；構建核殼結構，提高 Pt 原子利用率，同一催化劑中往往存在多種上述效應。燃料電池電堆成本占據燃料電池系統成本60%以上，相比國外燃料電池電堆，國內電堆在核心材料與關鍵技術方面仍存在短板，關鍵材料與核心零部件國產化為降本關鍵。

發生在氣體擴散層上的過程有：熱轉移過程、氣態輸運過程、兩相流過程、電子輸運過程、表面液滴動力學過程等，氣體擴散層的主要功能包括實現氣體在催化劑表面的擴散，支撐催化劑、導通電流、排除反應生產水等。基底層材料通常選用能導電的碳纖維紙及碳纖維布，它的宏觀有序或微觀無序排列的纖維結構為氣體及水的傳導建立孔隙結構。GDL 的厚度、表面預處理會影響傳熱和傳質阻力，是整個氫燃料電池系統濃差極化、歐姆極化的主要源頭之一；通常以減小 GDL 厚度的方式來降低濃差極化、歐姆極化，但也可能導致 GDL 機械強度不足。研制親疏水性合理、表面平整、孔隙率均勻且高強度的 GDL 材料，是氫燃料電池關鍵技術。

膜電極是電化學反應的場所，是傳遞電子和質子的介質，為反應氣體、尾氣和液態水的進出提供通道，涉及三相界面反應、復雜的傳質傳熱過程。決定燃料電池的性能、壽命和成本。

藝膜電極是由陽/陰極氣體擴散層、陽/陰極催化劑、質子交換膜構成的五合一結構。

實現CL中催化劑載體、催化劑、質子導體 （Nafion) 等物質的有序分布，以此擴大三相反應界面、形成優良的多相傳質通道，進而降低電子、質子及反應物的傳質阻力，提高催化劑利用率。催化劑載體為有序的有機晶須；催化劑在晶須狀有機體上面形成一層Pt基合金薄膜。

我國提出了“將于2030年實現碳達峰、2060年實現碳中和”的發展愿景。積極發展氫能，引導高碳排放制氫工藝向綠色制氫工藝轉變，是能源革新發展，實現碳達峰、碳中和的重要舉措。

雙面膠帶 DOUBLE COATED TAPE

一

定義

雙面膠帶是以紙、布、薄膜、泡棉等為基材，再把膠粘劑均勻涂布在上述基材兩側表面上而制成的卷狀膠粘帶，是由基材、膠粘劑、隔離紙（離型膜）三部分組成。根據基材的不同，有些基材在涂膠前需進行表面處理。由于基材及膠粘劑的選材廣泛且能進行不同的組合，故雙面膠帶的種類比其他類型的膠帶種類更多。雙面膠帶主要用途是把兩個物件表面(接觸面)粘貼在一起，根據實際要求分為臨時固定及永久粘接。

二

結構

膠帶可以粘東西是因為它表面上涂有一層粘著劑的關系！最早的粘著劑來自動物和植物，在十九世紀，橡膠是粘著劑的主要成份；而現代則廣泛應用各種聚合物。粘著劑可以粘住東西，是由于本身的分子和欲連接物品的分子間形成鍵結，這種鍵結可以把分子牢牢地黏合在一起。

三

分類

有基材：有基材雙面膠是以棉紙、PET、PVC膜、無紡布、泡棉、亞克力泡棉、薄膜~ ~等等為基材，雙面均勻涂布彈性體型壓敏膠或樹脂型壓敏膠、丙烯酸類壓敏膠等，在上述基材上制成的卷狀或片狀的膠粘帶，是由基材、膠粘劑、隔離紙（膜）部分組成。

無基材：無基材雙面膠是在離型紙（膜）材料上涂有（彈性體型壓敏膠或樹脂型壓敏膠、丙烯酸類壓敏膠等）膠粘劑，制成的卷狀或片狀膠粘帶，是由膠粘劑、隔離紙（膜）部分組成。

膠粘劑：分為溶劑型膠粘帶(油性雙面膠)、乳液型膠粘帶（水性雙面膠）、熱熔型膠粘帶、壓延型膠粘帶、反應型膠粘帶。一般廣泛用于皮革、銘板、文具、電子、汽車邊飾固定、鞋業、制紙、手工藝品粘貼定位等用途。熱熔雙面膠主要用在貼紙、文具、辦公等方面。油性雙面膠主要用在皮具、珍珠棉、海棉、鞋制品等高粘方面。繡花雙面膠主要用在電腦繡花方面。

四

雙面膠帶的種類和特點

雙面膠帶種類也很多：網格雙面膠帶、補強雙面膠帶、Rubber雙面膠帶、高溫雙面膠帶、無紡布雙面膠帶、無殘膠雙面膠帶、綿紙雙面膠帶、雙面玻璃布膠帶、PET雙面膠帶、泡棉雙面膠帶等，應用于各行各業的生產過程中。

雙面膠帶按膠性可分為溶劑型膠粘帶(油性雙面膠)、乳液型膠粘帶（水性雙面膠）、熱熔型膠粘帶、壓延型膠粘帶、反應型膠粘帶。一般廣泛用于皮革、銘板、文具、電子、汽車邊飾固定、鞋業、制紙、手工藝品粘貼定位等用途。

雙面膠帶按用途分類為水性雙面膠帶，油性雙面膠帶，熱熔膠雙面膠帶，繡花雙面膠帶，貼版雙面膠帶幾種類別，水性雙面膠的粘著力較弱，油性雙面膠的粘著力強，熱熔雙面膠主要用在貼紙、文具、辦公等方面。油性雙面膠主要用在皮具、珍珠棉、海棉、鞋制品等高粘方面。繡花雙面膠主要用在電腦繡花方面。貼版膠帶主要用于印刷版材粘貼定位。

1、PET基材雙面膠：耐溫性好、抗剪切性強，一般長期耐溫100-125℃，短期耐溫150-200℃，厚度一般為0.048-0.2MM，適合于銘板、LCD、裝飾品、裝飾件的粘接。

2、無紡布基材雙面膠：黏性及加工性好，一般長期耐溫70-80℃，短期耐溫100-120℃，厚度一般為0.08-0.15MM，適合于銘板，塑膠之貼合，汽車，手機，電器，海綿，橡膠，標牌 ，紙品，玩具等行業，家電和電子儀器零件組裝，顯示屏鏡片。

3、無基材雙面膠：具有優良的粘合效果能防止脫落與優異的防水性能，加工性好、耐溫性好，短期可耐溫204-230℃，一般長期耐溫120-145℃，厚度一般為0.05-0.13MM，適合于銘板、面板、裝飾件的粘接。

4、泡棉雙面膠：指在發泡泡棉基材兩面涂上強粘丙烯酸膠粘劑，然后一面覆上離型紙或離型膜而成的一種雙面膠，如果兩面都覆上離型紙或離型膜稱之為夾心雙面膠紙，做成夾心雙面膠主要是為了方便雙面膠沖型。泡棉雙面膠具有粘著力強、保持力佳、防水性能好、耐溫性強、防紫外線能力強的特性。發泡泡棉基材分為：EVA泡棉、PE泡棉、PU泡棉、壓克力泡棉及高發泡。膠系分為：油膠、熱溶膠、橡膠及壓克力膠。

5、熱熔膠膜：具有良好的一致性、均勻的粘接厚度，不含溶劑，易加工，對很多物體有良好的粘接性，厚度為0.1MM，顏色為半透明/琥珀色，熱熔軟化溫度116-123℃。適用于銘牌、塑料、五金件的粘接，在不平整物體表面粘接也可獲得好的效果，建議初始粘接條件為：溫度132-138℃，粘接時間1-2秒，壓力為10-20磅/平方寸。

TBF熱熔膠膜 THERMAL BONDING FILM

一

定義

熱熔膠膠膜是一種帶離型紙或不帶離型紙的膜類產品，可以方便地進行連續或間歇操作?？蓮V泛用于各類織物、紙張、高分子材料及金屬粘合。

其優點是高黏著力、高耐候、耐水性、耐高溫、抗紫外線，受控制的厚度，提供均勻的間距，長時間使用不會產生黃化 ( 黃變 )、剝離及變質的問題。

二

TBF的特性

1、具有良好的一致、均勻的粘接厚度；

2、易加工性，不含溶劑，易加工；

3、對很多物體有良好的粘接性；

4、厚度為0.1-0.203MM，顏色為半透明/琥珀色；

5、能沖切成精確的形狀和尺寸，適用于純人工或自動化應用。

三

TBF的種類

1.按照產品形態分類：熱熔膠膜由于生產的工藝不同，所以產品形態有所區別，按照不同的形態，熱熔膠膜可以分為有基材熱熔膠膜和無基材熱熔膠膜。有基材熱熔膠膜指的是熱熔膠膜需要附在基材上，基材有離型紙、PE膜等。有基材熱熔膠膜也叫帶紙膠膜或帶PE膜膠膜，可用于需要背膠的工藝場合使用。有基材熱熔膠膜一般使用涂布法生產，也可以使用流延法生產。無基材熱熔膠膜顧名思義，就是不需要基材的熱熔膠膜，產品外觀極像塑料薄膜，但不同于塑料薄膜的是，它加熱之后是有黏性的，而塑料薄膜沒有。無基材熱熔膠膜通常使用流延法和吹塑法生產，也可以使用有基材熱熔膠膜通過剝離基材獲得，但是成本較高，一般是沒有流延和吹塑工藝的工廠干的。

2.按照產品主要成分分類：熱熔膠膜的成分主要是基本樹脂、增粘劑、增塑劑、還有一些其它助劑，其中占比最大的是基本樹脂，基本樹脂也是熱熔膠膜命名的依據。熱熔膠膜的成分多種多樣，會根據具體需要粘接的材料做出適當的調整，但依據基本樹脂的種類，大致可以分為EVA熱熔膠膜、TPU熱熔膠膜、PES熱熔膠膜、PA熱熔膠膜、PO熱熔膠膜。

EVA熱熔膠膜的主要成分是EVA，也就是乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。EVA熱熔膠膜是目前用量最大的熱熔膠膜產品之一，這是由于EVA本身有著比較強的材料適應性，可粘結的材料種類比較多。EVA熱熔膠膜在鞋材、汽車工業、裝飾建材、包裝等領域有著廣泛的應用。

TPU熱熔膠膜的主要成分是TPU，也就是熱塑性聚氨酯。TPU熱熔膠膜由于材料本省的特點，非常的柔軟，而且有著比較強的防水性能。所以TPU熱熔膠膜被應用得最多的是服裝領域。如今的無痕服裝、防水服等都有賴于TPU熱熔膠膜的發展。

PES熱熔膠膜的主要成分是PES，也就是聚酯。PES熱熔膠膜對金屬材料有著比較好的粘接性能，目前應用的比較多的是電子領域的一些元器件的粘接，和新能源領域材料的復合。

PA熱熔膠膜的主要成分是PA，也就是聚酰胺。PA熱熔膠膜有著比較好的耐高溫性能，但耐低溫性能比較差，在零下溫度的條件下材料會變硬，失去韌性，需要做較多的改性處理。PA熱熔膠膜目前主要應用在服裝、包裝等領域。

PO熱熔膠膜的主要成分是聚烯烴，聚烯烴是一個大類的統稱，主要包括聚乙烯和聚丙烯兩種材料，也就是PE和PP。PO熱熔膠膜有著比較好的綜合性能，對金屬材料也有這比較好的粘接性能。是一類在應用領域比較有潛力的熱熔膠膜產品。

四

TBF的應用

粘合金屬、塑料、紙張、木頭、陶瓷、紡織物等多種材料，在不平整物體表面粘接也可獲得好的效果；主要用于銘牌、塑料、五金件的粘接，電子產品金屬外殼之粘合固定、補強板之粘合固定，智能卡、芯片式護照層壓粘合，手機視窗框和前蓋的粘接，相機電池槽的粘接等。

五

TBF的模切加工和粘接工藝

耐高溫耐酸堿耐濕結構性粘接雙面膠帶CBF CNSTRUCTUAL BODNING

一

膠帶簡介

熱固雙面膠帶，初粘力低方便操作，經高溫烘烤或熱壓后，可牢固貼合金屬、玻璃、樹脂膜等材料。固化時間短、減少工時提高生產效率。適用于熱壓、快速沖壓、烘熱熟化等工藝。

二

膠帶特性

三

膠帶結構

四

貼合固化方式及儲存條件