一、雙極板產業基本概述
雙極板（BipolarPlate，BP），就是燃料電池的陰極板和陽極板，其作用是傳導電子、分配反應氣並帶走生成水。功能上，雙極板材料應是電和熱的良導體、具有一定的強度以及氣體緻密性等；穩定性方面要求雙極板在燃料電池酸性（pH=2~3）、電位（E=1.1V）、溼熱（氣水兩相流，約80°C）環境下具有耐腐蝕性且對燃料申池其他部件不材料的相容無汙染性；產品化方面要求雙極板材料要易於加工、成本低廉。
1、分類狀況
燃料申池常採用的雙極板材料包括石墨碳板、複合雙極板、金屬雙極板三大類，由亍車輛空間限制（尤其是乘用車），要求燃料申池具有較高的功率密度。因此相對較薄的金屬雙極板有更好的應用前景。
雙極板型別及技術難點
資料來源：公開資料整理
2、基本特點
雙極板主要起到起輸送和分配燃料、在電堆中隔離陽極陰極氣體的作用，分為石墨雙極板、金屬雙極板和複合材料雙極板三種。國內金屬雙極板處於試製階段，石墨雙極板小規模使用，缺少耐久性和工程化。國外金屬雙極板技術成熟、完成實車驗證，石墨雙極板完成實車驗證。
電堆雙極板分類及供應商
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對於石墨板，目前在技術、商業化層面均已成熟且佔據大量市場份額，成本難以進一步降低，行業發展，需等待上游石墨材料技術升級帶來成本降低激發需求。常用石墨雙極板厚度約2～3.7mm，經銑床加工成具有一定形狀的導流流體槽及流體通道，其流道設計和加工工藝與電池效能密切相關。而金屬雖然整體效能較高，但目前受限於工藝難度高、加工時間長等仍處於慢發展狀況。
雙極板中金屬板和石墨板相關指標比較
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二、雙極板發展背景
2021年燃料電池市場高增長趨勢明朗。燃料電池汽車是新能源汽車的三大發展方向之一，一直備受中央和地方政策扶持。國務院在2019年《政府工作報告》明確提出支援氫能與燃料電池產業發展，上海等部分地區紛紛出臺政策支援氫能產業發展。自2020年9月起以來，燃料電池各項鼓勵政策接連落地，產業各個環節不斷齊頭並進，加之碳中和的大背景帶動燃料電池在遠距離運輸方面的應用，2021年燃料電池行業的高增長趨勢明朗，預計將帶動雙極板需求持續增長。
中國近年來燃料電池政策一覽
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三、雙極板產業鏈整體簡述
1、產業鏈簡圖
就燃料電池產業鏈整體情況而言，作為氫能源電池應用的終端產品，燃料電池汽車產業鏈整體複雜，主要包括上游的水、煤炭、天然氣和石腦油等產業的氫氣，中游主要為氫氣的儲存和運輸等，主要產品包括燃料電池動力系統和基本的汽車組成結構，其中燃料電池動力系統分為電堆和系統配件，電堆主要包括催化劑、質子交換膜和雙極板等，其中雙極板主要起到運輸和傳導電子的作用，是燃料電池關鍵的組成部分。結構件主要包括空壓器、增溼器、儲氫瓶和氫迴圈泵等，下游終端產品燃料電池汽車。
燃料電池產業鏈整體簡圖
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2、上游端
雙極板主要用於燃料電池運輸和分配氫氣的作用，目前國內整體氫氣產量持續增長，加之氫氣屬於可持續發展的清潔能源，整體需求持續增長，根據資料，我國氫氣產量自2014年開始逐年增長，截至2020年到2050萬噸，其中62%的氫氣來源於煤質氫，要想氫能源行業整體發展，受限於氫氣產量整體有限，加之氫氣運輸和儲存成本太高，氫能源應用整體仍處於初步發展階段。
2014-2020年中國氫氣產量變動及來源情況
資料來源：中國煤炭加工利用協會，公開資料整理，華經產業研究院整理
目前我國雙極板主要以石墨板為主，整體成本相較金屬板較低，其中石墨等原材料佔比僅為20%左右，雙極板主要成本為加工成本和人力成本，約佔80%。隨著整體新能源汽車需求持續增長，天然石墨不足以供給需求，人造石墨出貨量逐年增長，根據資料，2020年我國石墨出貨量整體達36.5萬，其中人造石墨佔比84%左右。就金屬雙極板而言，Ti、Al、Ni、不鏽鋼是世界各國最常研究的金屬雙極板材料，實際上燃料電池車雙極板材料帶來的石墨與相應金屬的邊際增量較小，不會導致大的價格波動。
2016-2020年中國石墨細分市場出貨量情況
資料來源：公開資料整理
3、下游端
隨著“雙碳政策推進”，我國氫能源車產量銷量增長迅速。2016-2019年產量CAGR達到65%。2020受疫情影響略有滑坡，2021年銷量達1586輛，同比2020年增長35%左右，近五年整體呈產銷量上升趨勢。從2022年前兩個月氫能源汽車產銷量而言，根據中汽協分別達到了355輛和370輛，行業或將迎來爆發期。
2016-2022年中國染料電池汽車產銷情況
資料來源：中汽協，華經產業研究院整理
燃料電池汽車上游關鍵組成燃料電池佔燃料電池汽車成本較高，是主要影響因素，就燃料電池系統的成本結構而言，電堆的成本佔比最高，達67%。以質子交換膜燃料電池為例，電堆主要由催化劑+電極、雙極板、隔膜、電堆平衡裝置、膜電極骨架和氣體擴散層構成。其中，催化劑及電極主要原料為鉑等貴金屬，是燃料電池最大的成本來源，而雙極板作為電堆成本中僅次於催化劑和膜電極的結構，成本佔比約在15%-20%，質量和體積卻分別佔比81%和75%左右。
燃料電池成本結構佔比情況
資料來源：公開資料整理
相關報告：華經產業研究院釋出的《2021-2026年中國雙極板行業發展監測及投資戰略規劃研究報告》；
四、雙極板市場現狀分析
就我國雙極板市場規模現狀而言，隨著我國“雙碳”政策持續推進，氫能源行業需求增長，氫能源汽車產銷市場回暖，帶動我我國雙極板市場規模持續增長，根據資料，2020年我國雙極板市場規模已達3.1億元，同比2019年增長8.8%，預計隨著氫能源車需求增長帶動燃料電池需求，行業規模有望迎來快速增長期。
2018-2020年中國雙極板市場規模及增長率
資料來源：GGII，華經產業研究院整理
2、市場結構
對比石墨雙極板，金屬雙極板整體效能（功率、功率密度、重量、體積、抗振和冷啟動等）更優秀，受限於隨著金屬雙極板抗腐蝕性技術尚未突破，導致產品壽命較短，隨著國內金屬雙極板企業多年來持續研發，各項指標明顯提升，金屬板佔比持續提升，根據資料顯示，2021年我國燃料電池金屬板電堆出貨量為354MW，同比2020年增長203%，佔比總出貨量的47%。
2021年中國氫燃料電池分型別電堆出貨量結構佔比
資料來源：GGII，華經產業研究院整理
3、規模效應
與石墨雙極板相比，金屬雙極板的一個重要挑戰是易被腐蝕，在金屬雙極板表面塗覆耐腐蝕材料進行保護是一種必要手段。美國能源部對雙極板塗層成本的核算是基於美國TreadStone公司的塗層技術，塗層成本主要與年生產率相關，在年產量只有1000套的低產量情況下，塗層成本急劇上升，由此會對金屬雙極板成本造成重大影響。
單套金屬雙極板隨規模成本結構變化情況
五、雙極板競爭格局
1、市場集中度
國內雙極板企業擴產趨勢明顯，目前全國總產能超過2000萬片。隨著行業景氣度持續提升，市場競爭持續加劇，2021我國雙極板企業數量同比2020年增長超20%，主要分為博遠新能源等新成立的公司和青島詳碳（石墨製品企業）等上下游轉型企業。除開新入局企業外，頭部企業更是持續發展技術，提前突破國家制定的2025年單組突破1.5毫米的技術要求，部分產能出貨突破年50萬片以上，主要分佈在華東地區。
國內主要雙極板公司產能情況
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2、主要企業分析
除開2021年3月上海治臻投產的千萬片級技術雙極板外，上海弘楓年產能400萬片石墨雙極板是2021年出貨最大的企業，根據資料，上海弘楓2021年達200萬片左右，同比2020年增長100%，主要從事國際貿易、國內市場僅佔比20%左右，是目前國內最大的雙極生產商之一，累計出貨量超500萬片。
2020年-2021年上海弘楓雙極板出貨量變動情況
資料來源：公開資料整理
六、雙極板發展趨勢
1、金屬雙極板有望持續滲透
目前，隨著國內企業多年深耕金屬雙極板行業，整體產品效能持續提升，使用壽命大幅度提升，已基本達到國外先進技術水平，且量產線逐步建立，下游客戶認可度提升，加之大企業強勢進入加速行業規模和出貨增長，同時隨著2021年3月上海治臻千萬片金屬雙極板產能投產，國內金屬雙極片產能已接近石墨雙極板產能。預計隨著雙極板產業持續增長，我國金屬板滲透率有望持續提高。
2、市場競爭加劇
隨著氫能源汽車產銷增長，氫能源行業整體景氣度回升，加之政策加碼，行業有望迎來新增長時期。2021年以來，我國雙極板行業企業數量新增20%以上，包括新進入企業和轉型企業，行業競爭持續加劇，隨著頭部企業產能持續擴張，雖然目前行業整體格局仍未明朗，但頭部具備技術優勢，加之未來金屬板是主要趨勢，且相較於石墨板壁壘愈厚，預計隨著行業規模持續增長，未來格局或將初步顯現。
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