责编·作者：张天丰 胡道恒 张清清
燃料电池又称电化学发电器，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、甲醇燃料电池、磷酸盐燃料电池、碱性燃料电池、熔融盐燃料电池和固体氧化物燃料电池。其中，质子交换膜燃料电池因高效、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。
铂基催化剂是当前最优选择
燃料电池具备功率及能量密度高、发电效率高、燃料来源广泛、环境污染小等优点，是未来极有发展前景的能量利用形式。以燃料电池产生电能为驱动力的电动汽车有望成为各国新能源汽车市场重要的组成部分，而日韩厂商（丰田、本田、现代等）已在燃料电池汽车领域取得较大进展。
燃料电池主要由膜电极、双极板和其他组件构成，其中膜电极是核心组件，包括气体扩散层、催化剂、离子交换膜等。燃料电池催化剂起到降低电极反应活化能、提高反应速率的作用，是燃料电池的关键材料和运行保障。同时，催化剂也是燃料电池的主要成本项，2019年催化剂在燃料电池成本占比高达36%，在所有材料中居首位。
铂基催化剂是当前最优选择。燃料电池催化剂包括铂基催化剂和非铂催化剂。铂基催化剂的优点在于具备良好的分子吸附和解离特性，缺点为价格昂贵。非铂催化剂主要有其他贵金属/非贵金属/非金属催化剂几种类型，在催化活性和稳定性方面与铂基催化剂存在较大差距，开发廉价高效且可产业化的非铂催化剂仍具非常高的挑战性。在兼顾性能与成本的原则之下，具备良好抗酸性和优秀催化性能的铂成为了催化剂首选材料。
全球燃料电池汽车产业
迎黄金发展期
燃料电池具备良好的发展前景，全球主要国家对其重视程度与日俱增。氢燃料电池汽车已有30余年发展历史，在此期间，欧美日韩等国家和地区出台一系列政策及规划，投入巨资进行燃料电池技术的研发，强力推动燃料电池产业的发展。如日本在2019年制定《氢能与燃料电池战略路线图》，力争到2020年、2025年、2030年分别实现4万辆、20万辆、80万辆燃料电池汽车保有量的发展规划目标。
中国同样将燃料电池汽车作为新能源汽车的重要发展方向。《能源技术革命创新行动计划（2016-2030年）》、《中国制造2025》等国家级规划都明确了氢能与燃料电池产业的战略性地位，将氢燃料电池汽车列为重点支持领域。《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》提到，以纯电动汽车、插电式混合动力（含增程式）汽车、燃料电池汽车为“三纵”，布局政策技术创新链。开展先进模块化动力电池与燃料电池系统技术公关，支持有条件地区开展燃料电池汽车商业化示范运行。
燃料电池有望贡献铂需求
远期增量
政策扶持下，中国燃料电池汽车产量迎来快速增长。中国燃料电池汽车经长时间技术积累，通过国家项目引导、校企联合开发、重大活动试运营，逐步达到量产及投放市场的标准。2015年，中国燃料电池汽车销量仅10辆，补贴政策的带动下，2019年销量达到2737辆，同比增长79%；2020年疫情影响地方政府推广进度，全年销量仅1177辆，出现明显下滑。由工信部指导、中国汽车工程学会修订编制的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》提出，2030~2035年，实现100万辆氢燃料电池汽车保有量的商业化应用。据此推算，2021~2035年，复合增速需达到38%才能实现该目标。根据各地过去2年出台的推广目标和激励政策，未来几年将有相当数量的燃料电池汽车投放市场。伴随燃料电池技术参数的提升及整体成本的快速下降，中国燃料电池汽车产业有望进入规划兑现期，市场规模进一步扩容。
全球燃料电池汽车产业迎加速发展期。2020年，全球燃料电池汽车销量9006辆，截至2020年底，全球氢燃料电池汽车保有量为32535台，较2019年度增加38%。根据中国汽车工程学会预测，预计2035年，全球燃料电池车将达到300万辆保有量，将为铂需求带来边际增量。
燃料电池汽车单车载铂量整体呈下降态势。庄信万丰数据显示，早期氢燃料电池汽车的铂含量为30克~80克/辆，铂消耗量为传统柴油车的3~8倍；近年来，随着技术进步，单车铂含量有所下降，国内燃料电池铂催化剂已经开始量产，但距离国际先进水平仍有差距。本田Clarity催化剂铂含量降至16克/辆，丰田Mirai燃料电池催化剂铂含量达到20克/辆，而国内铂用量大概在30克~40克/辆水平。
尽管当前全球氢燃料电池车数量有限，但若按前文所述，假设2035年全球燃料电池车保有量能达到300万辆，而技术进步推动每辆载铂降至当前1/3（10克），则2021~2035年期间合计铂金需求量将达到44吨，2035年，燃料电池载铂用量达到8.4吨。
综上所述，尽管受到欧洲柴油车销量下滑制约，但笔者认为，随着全球范围内各国汽车尾气排放标准的政策性趋严，叠加全球汽车市场整体产销规模自2020年三季度以来的持续复苏，2021年，全球铂金用量可能同比增长18.4%，至286.6万盎司（89.1吨）。此外，笔者认为，铂钯替换和燃料电池将打开汽车用铂的远期增长潜力，预计到2035年两者可能带来50吨/年的新增需求，边际增量接近20%。
(作者单位：东兴证券)
