一、膜电极综述
燃料电池通过电化学反应直接发电，不受卡诺循环限制，没有机械传动损失，理论发电效率远高于内燃机。质子交换膜燃料电池凭借启动时间短、操作温度低、结构紧凑、功率密度高的优点成为燃料电池汽车迈入商业化进程的首选。质子交换膜燃料电池（PEMFC）是现阶段国内外主流应用技术。
膜电极（MEA）是燃料电池的核心部件，直接决定了氢燃料电池的功率密度、耐久性和使用寿命。膜电极承担燃料电池内的多相物质传输（包括液态水、氢气、氧气、质子和电子传输），通过电化学反应将燃料氢气的化学能转换成电能，直接决定了氢燃料电池的功率密度、耐久性和使用寿命。其主要性能指标包括单位表面积的输出功率（功率密度）、贵金属用量（单位功率输出的铂用量）、寿命和成本。具备高效多相传输能力的膜电极，能减少电堆系统的辅机消耗，从而降低电堆成本，提高电堆系统可靠性。
膜电极不同技术路线对比
资料来源：公开资料整理
燃料电池电堆生产流程主要包含膜电极组件制备、双极板制备和电堆装配三大环节。从膜电极生产流程来看，主要涉及搅拌、涂布、贴合、热压和模切等生产工序。具体情况如下：
膜电极生产工艺
资料来源：公开资料整理
二、燃料电池产业链
PEMFC主要包括燃料电池电堆及系统配件等。PEMFC电堆由多个单体电池以串联方式组合，单体电池由质子交换膜、催化剂、气体扩散层、双极板以及密封圈构成。系统配件包括压缩机、加湿器、氢循环气系统、传感器与控制系统。
质子交换膜燃料电池产业链
资料来源：公开资料整理
相关报告：华经产业研究院发布的《2022-2027年中国燃料电池行业市场全景评估及投资方向研究报告》
三、膜电极行业现状分析
1、燃料电池汽车
燃料电池汽车是质子交换膜燃料电池成熟的商业化应用市场。从全球燃料电池市场规模来看，行业逐年上涨，市场增速预计加快。据统计，2020年全球燃料电池市场规模为36.9亿美元，同比上涨10.15%。从下游汽车市场来看，2021年全球氢能源汽车销量达16313辆，同比2020年增长68%，截止2021年保有量已达49562辆，预计2021年燃料电池市场规模增速快于2020年。
2015-2020年全球燃料电池市场规模及增速
资料来源：公开资料整理
从中国市场来看，2016-2019年行业快速增长，2020年受疫情影响略有滑坡。据统计，2020年中国燃料电池市场规模为15亿元，同比下降44.44%。从下游市场来看，2021年燃料电池汽车销量达1586辆，同比2020年增长35%左右；据工信部数据显示，2022年前三个月氢能源汽车产销量分别为856辆和738辆，同比分别增长7.2倍和3.9倍，行业或将迎来爆发期。
2015-2020年中国燃料电池市场规模及增速
资料来源：公开资料整理
2、膜电极市场规模
2021年电堆成本约占燃料电池系统成本65%。膜电极主要包括催化剂、质子交换膜以及气体扩散层，占电堆成本的75%左右，其中催化剂占电堆的36%，双极板占电堆的23%，质子交换膜占电堆的16%。
2021年燃料电池系统成本构成划分（单位：%）
资料来源：弗若斯特沙利文，华经产业研究院整理
据中国氢能联盟数据，2020年我国燃料电池电堆年新增市场规模为3.6亿元。预计2021-2025年燃料电池电堆新增市场需求的CAGR为87%。2025/2030年，燃料电池电堆新增市场分别为75/238亿元。
2020-2030年中国燃料电池电堆年新增市场需求
资料来源：中国氢能联盟，华经产业研究院整理
随着氢燃料电池产业发展，其上游零部件膜电极市场需求随之增长。根据中国氢能联盟数据，2020年中国膜电极新增市场需求为1.8亿元。预计2021-2025年我国氢燃料电池车用膜电极的年新增市场需求的CAGR为83%。2025/2030年前我国膜电极新增市场37/173亿元。
2020-2030年中国燃料电池膜电极新增市场需求
资料来源：中国氢能联盟，华经产业研究院整理
四、膜电极行业竞争格局
从企业布局情况来看，21年后国内膜电极企业扩产速度加快，双面直接涂布技术和膜电极一体成型技术正在成为主流。国外膜电极供应商已具备膜电极批量自动化生产线，单线年产能在数千平方米到万平方米级。2019年后鸿基创能、擎动科技、武汉理工氢电以及泰极动力国产生产线先后正式落成，我国的膜电极领域逐步开启批量化生产步伐。具体企业布局情况整理如下：
国内部分膜电极企业生产设备及产能情况
资料来源：氢智会，华经产业研究院整理
五、膜电极行业未来发展趋势
1、国内企业膜电极主要参数已经与国际先进水平接近，部分参数可以超过国外先进水平。目前，国内已经有一批可以独立研发、生产膜电极的企业，从产品性能来看，主要性能参数方面与国际水平接近，如部分领先企业功率密度可达到1.4W/cm2，耐久可达20000小时以上。国内领先膜电极企业鸿基创能、武汉理工新能源、擎动科技膜电极产品功率密度均超过1W/cm2，鸿基创能达到1.4W/cm2，测试使用寿命超过1~2万小时，已基本满足产业化应用需求。
国内外膜电极性能参数
资料来源：TrendBank，华经产业研究院整理
2、国产膜电极成本优势明显，并有望持续下降。国产化MEA产品规模化应用增强供应商议价能力，大批量采购情况下上游原材料成本有望大幅下降，同时规模效应摊薄高昂的设备投入，带动MEA成本下行。
2020-2025年中国国产膜电极生产成本预测情况
资料来源：TrendBank，华经产业研究院整理
华经产业研究院对中国膜电极行业发展现状、市场供需情况等进行了详细分析，对行业上下游产业链、企业竞争格局等进行了深入剖析，最大限度地降低企业投资风险与经营成本，提高企业竞争力；并运用多种数据分析技术，对行业发展趋势进行预测，以便企业能及时抢占市场先机；更多详细内容，请关注华经产业研究院出版的《2021-2026年中国膜电极组件行业市场运营现状及投资战略咨询报告》。
