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燃料电池催化剂市场正迎来一场新变局，本土企业加快商用进程
燃料电池催化剂市场正迎来一场新变局，本土企业加快商用进程
燃料电池（Fuel Cell）又称电化学发电器，用燃料和氧气作为原料，通过电化学反应将燃料化学能部分转换成电能。根据电解质类型的不同，当前燃料电池主要分为以下6种：质子交换膜燃料电池（PEMFC）、甲醇燃料电池（DMFC）、磷酸盐燃料电池（PAFC）、碱性燃料电池（AFC）、熔融盐燃料电池（MCFC）和固体氧化物燃料电池（SOFC）。其中质子交换膜燃料电池（PEMFC）因高效、低温快速启动、零污染、低噪音的优点，成为当前市面上的主流燃料电池产品，出货量占据显著优势。
电堆系统是氢能车的心脏。电堆主要由催化剂、质子交换膜、气体扩散层，以及其他结构件等组成。氢燃料电池占整车成本40%，而电堆占燃料电池系统成本的62%，燃料电池堆主要是由单燃料电池构成，单电池又包括双极板、密封圈、膜电极（MEA），其中膜电极包括质子交换膜、催化剂层和气体扩散层，催化剂占电堆成本低的36%。
催化是使电极与电解质界面上的电荷转移反应得以加速的催化作用，电催化反应速度不仅由电催化剂的活性决定，而且与双电层内电场及电解质溶液的本性有关。催化层是发生电化学反应的场所，是电极的核心部分。
催化剂有低铂、铂基及非铂三类，关系到燃料电池电堆的性能和寿命。目前燃料电池中常用的商用催化剂是Pt/C，通常用高比表面积的碳搭载铂纳米颗粒，然后将铂碳催化剂均匀分散在电极表面。
催化剂产业链
燃料电池催化剂行业国产化水平不足25%，尚处于发展阶段初期。
燃料电池催化剂的产业链上游为贵金属催化材料与催化剂载体，催化剂使用的贵金属催化材料属于铂族金属，催化剂载体大多为石墨烯、碳纳米管等昂贵碳材料。铂族金属供应集中度高，头部矿产商具有高度行业话语权，价格容易受矿产商减、停产影响。中国是铂族金属需求的重要市场，采购量超过全球铂族金属总需求的30%，并存在在一定的预备性囤积，以应对未来氢能经济的发展需要。石墨烯、碳纳米管等碳材料产业近年来发展迅速，市场潜力巨大。
主要玩家有：
矿产：
英美资源贸易（中国）有限公司、诺里尔斯克镍业贸易（上海）有限公司、Sibanye Gold Limited、Impala Platinum Holdings Ltd、金川集团股份有限公司、万宝矿产有限公司、紫金矿业集团股份有限公司、白银有色集团股份有限公司。
催化剂：
贝特瑞新材料集团股份有限公司、方大碳素新材料科技股份有限公司、银基烯碳新材料集团股份有限公司、碳元科技股份有限公司、深圳市沃特新材料股份有限公司、常州二维碳素科技股份有限公司。
产业链中游为燃料电池催化剂，由于原料价格高昂，工艺流程复杂，催化剂成本约占燃料电池电堆生产成本的35%，目前铂基催化剂是商业应用的主流，而减少贵金属铂在催化剂生产中的单位用量、开发新的非铂催化剂或通过回收手段降低铂的采购成本是未来催化剂发展的主要方向。
主要玩家有：田中贵金属、Johnson Matthery、优美科汽车催化剂（苏州）有限公司、贵研铂业股份有限公司、上海济平新能源科技有限公司、苏州擎动动力科技有限公司、南京东焱氢能源科技有限公司。
产业链下游为燃料电池系统，目前尚处于商业化初期，企业融资以早期轮次为主，行业技术壁垒较高且增长空间巨大，在资本市场受关注度高。
主要玩家有：北京亿华通科技股份有限公司、潍柴动力股份有限公司、山西美锦能源股份有限公司、四川蜀道装备科技股份有限公司、深圳市雄韬电源科技有限公司。
国际巨头加紧抢滩市场
现阶段，在国内市场活跃的国外燃料电池催化剂供应商主要有田中贵金属（TKK）、庄信万丰（JM）、优美科等多家公司。其中，田中贵金属和庄信万丰占据较高的市场份额。
田中贵金属从1985年展开燃料电池催化剂研究，在该领域拥有极为深厚的技术积累。其集结长年培育的贵金属催化剂技术及电化学技术，开发了 PEFC 的阴极（空气极）用高活性白金催化剂，以及阳极（燃料极）用耐一氧化碳（CO）毒害特性的优良白金合金催化剂。
凭借出色性能表现和稳定的批量供货，田中贵金属工业催化剂产品广受全球客户好评。其新生产工厂于2018年扩建完成之后，催化剂生产规模就已超过700公斤/月，目前在中国催化剂市场所占市场份额最高。其催化剂从日本生产然后出口到中国，暂时没有在中国市场投资建厂生产催化剂产品的计划。
在中国市场催化剂出货量仅次于田中贵金属的庄信万丰，是一家总部位于伦敦的全球性专用化学品公司。在燃料电池领域，其业务范围涵盖催化剂、催化剂涂层膜（CCM）和膜电极组件（MEA）等方面。2020年10月，庄信万丰在上海建成了一座膜电极组件（MEA）工厂，年产能达400万片，能够为10000多辆公交车和商用车提供动力。
今年7月18日，庄信万丰在其官网宣布，将在英国罗伊斯顿厂区建造一座价值8000万英镑的大型工厂，以扩大氢燃料电池组件的生产规模（主要为催化剂和膜电极）。新工厂预计将于2024年上半年投入使用，将每年为氢能汽车生产3GW质子交换膜燃料电池组件。
相比于前两家外企，优美科在中国燃料电池催化剂市场的表现虽然逊色了一些，但其综合实力依然不容小觑。
作为一家全球性的材料技术和回收公司，优美科的专长是原料科技、化学以及冶金术，其业务主要专注于四个商业领域：催化剂、能源物质、性能材料以及回收。优美科自20世纪80年代末开始开发用于燃料电池技术的催化剂，产品设计用于燃料电池车辆、PEM电解槽和其他基于燃料电池的应用。
不过优美科更加看重中国市场的发展前景，去年11月，优美科在苏州举行燃料电池和固定源催化剂（FCS）全球总部落成典礼，其燃料电池催化剂业务也正式落地中国。今年7月上旬，优美科宣布，将在中国常熟投资建设一座大型燃料电池催化剂工厂，以抓住燃料电池快速增长的趋势。该工厂预计将于2024年底投入使用，并将根据客户订单量的增长进行扩展。
由此看来，国际材料巨头已经开始在催化剂领域持续加码，部分公司甚至在中国本土投资建厂，以期分享更多的氢能市场红利。
土企业加快商用进程
在国际巨头接连出牌的情况下，国内的燃料电池催化剂企业也没有闲着，很多公司正在加快推进产品的商业化进程。
“目前深圳航天科技研究院已经具备独立自主的制备和产业化能力，部分深入合作客户已展开公斤级订单合作。”深圳航天科技创新研究院（下称“深航院”）研究员、主任兼总工程师吕海峰表示，公司已完成搭建自主设计的自动化中试生产线，产能达到1kg/日批次。
作为中国航天科技集团有限公司二级单位，深航院依托现有宇航电源及新能源、新材料、信息技术、机器人及智能装备四个优势业务，在氢能方面主要专注于催化剂的产业化。随着催化剂业务的拓展，深航院还计划成立专门的公司运营该部分业务。
事实上，随着产品一致性和稳定性的提升，下游客户对国产催化剂的认可度也在逐渐提高。国内的中自科技、氢电中科、南京东焱、中科科创等多家公司都在加紧推进燃料电池催化剂的商用进程，在这些企业的持续努力下，催化剂的国产化率有所提升。
中自科技在近日的投资者关系活动记录表中表示，目前公司铂碳催化剂产品相关的批量化生产设备已经全部进场，即将完成调试，待调试完成后将形成公斤级批量生产能力。公司已完成向多个国内外主流氢燃料电池生产商进行送样，并在耐久测试中表现出了较好的性能与竞争力，得到了相关下游厂商的初步认可。
除了燃料电池领域，电解水制氢也是未来国产催化剂的一个增量市场，目前国内已经有中科科创、氢电中科等多家企业向电解水制氢催化剂领域拓展。
以氢电中科为例，其电解水催化剂主要包含有析氢的铂和铂碳系列催化剂和析氧的铱基系列催化剂。氢电中科方面向高工氢电透露，公司计划在年底前，完成铱黑和铱碳催化剂的公斤级开发和氧化铱催化剂的中试开发。现阶段，氢电中科将聚焦电解水阴阳极催化剂的开发，专注于上述产品的中试及公斤级开发。
另一家公司中科科创采用绿色化学工艺制备的氧化铱催化剂，已具备单批次公斤级生产能力，并且已经供应给欧洲某水电解头部企业（保密协议限制），并已在多家PEM制氢头部企业中应用。
除了老玩家的持续发力，也有新公司加入到氢能催化剂领域。
7月16日，濮阳市人民政府与雄安科融环境科技股份有限公司（下称“科融环境”）签署了科融新能源科技国际产业园合作协议，氢能催化剂项目作为该协议下首个落地濮阳的产业项目，由科融环境联合清华大学核能与新能源技术研究院合作开发，拥有多项发明专利，清华专家团队全程参与生产工艺设计与技术指导。
总体来看，国产催化剂与已经成熟商用多年的国外品牌相比还存在较大的差距，对比田中贵金属与庄信万丰，国内企业大多于近几年才开始展开燃料电池催化剂的研发，积累严重不足。好在随着参与企业数量不断增多，并且开始走进客户验证，向批量化生产的方向探索，国产催化剂正在跑步追赶的路上。
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