燃料電池汽車行業(yè)市場(chǎng)前景及投資研究報(bào)告：特殊場(chǎng)景商業(yè)化第一步

行業(yè)評(píng)級(jí)：推薦燃料電池汽車：特殊場(chǎng)景下跑通商業(yè)化是第一步摘要：

燃料電池汽車的優(yōu)勢(shì)與定位明確，短期發(fā)展依然面臨挑戰(zhàn)。燃料電池效率高、加注快、啟動(dòng)溫度低、排放低。燃料電池彌補(bǔ)了動(dòng)力電池的不足，主要替代的是高緯度、中長(zhǎng)距離運(yùn)輸、高負(fù)荷運(yùn)輸需求。對(duì)應(yīng)重卡、叉車、客車、城市環(huán)衛(wèi)車等應(yīng)用場(chǎng)景。購(gòu)車成本與加氫成本高導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)性依然弱于燃油車與動(dòng)力電池汽車，短期推廣局限于示范項(xiàng)目。燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈：燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈中，氫制取、氫運(yùn)輸、氫加注是產(chǎn)業(yè)上游的關(guān)鍵要素；燃料電池電堆集成和燃料電池系統(tǒng)構(gòu)成了產(chǎn)業(yè)的中游，其中膜電極、雙極板等核心零部件組成的燃料電池系統(tǒng)有較高的技術(shù)壁壘；下游主要對(duì)應(yīng)燃料電池整車制造行業(yè)，包括重卡、叉車、客車、乘用車。燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)，需要各環(huán)節(jié)協(xié)同發(fā)展，單個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)突破依然需要上下游的配合。

燃料電池工作原理與系統(tǒng)構(gòu)成：工作原理包括反應(yīng)物的輸入、生成物的排除、電化學(xué)反應(yīng)與離子傳導(dǎo)。燃料電池系統(tǒng)對(duì)應(yīng)工作原理，其構(gòu)成包括：氫氣、氧氣供給系統(tǒng)、尾排系統(tǒng)、燃料電池電堆與輔助系統(tǒng)。核心零部件依賴進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)化與掌握核心技術(shù)迭代能力是關(guān)鍵。1.催化劑：主要作用是促進(jìn)氫、氧在電極上的氧化還原過程，提升催化劑的活性也就是提升電池的性能。發(fā)展的趨勢(shì)是保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與功率的前提下，降低貴金屬載量以降低成本。2.質(zhì)子交換膜：主要作用是傳遞質(zhì)子、隔開陰陽極間的反應(yīng)氣以及阻隔電子通過隔膜。質(zhì)子交換膜的發(fā)展趨勢(shì)是在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的前提下，越薄越好。越薄意味著電阻越小，所需的原材料越少。3.氣體擴(kuò)散層：當(dāng)前完全依賴進(jìn)口，在降低貴金屬載量的行業(yè)大趨勢(shì)下，氣體擴(kuò)散層的重要性逐步提升。4.雙極板：基本已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，為配合低鉑催化劑的趨勢(shì)，流道設(shè)計(jì)方面需要革新。

燃料電池性能的影響因素：1.燃料電池動(dòng)力學(xué)：性能受限于電化學(xué)極化（催化劑性能）、歐姆極化（質(zhì)子交換膜厚度）、濃度極化（氣體擴(kuò)散層的傳導(dǎo)效率與雙極板流道設(shè)計(jì)）。伴隨著低鉑催化劑的發(fā)展，濃差極化（氣體擴(kuò)散層）重要性顯著提升。2.衰減機(jī)制：零部件穩(wěn)定性決定燃料電池電堆壽命。行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)：短期，特殊場(chǎng)景下依托區(qū)域資源優(yōu)勢(shì)，降低加氫成本是當(dāng)前燃料電池汽車最快實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性的方式。示范項(xiàng)目落地推動(dòng)配套設(shè)備完善，特別是在制綠氫方面，首先滿足工業(yè)用氫需求，也是為新增用氫需求做基礎(chǔ)。中期，伴隨燃料電池零部件國(guó)產(chǎn)化率提升，購(gòu)車成本下降，疊加配套加氫成本下降，燃料電池汽車在補(bǔ)貼的情況下可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性。

投資建議：燃料電池汽車關(guān)鍵零部件國(guó)產(chǎn)化率低，短期購(gòu)車成本大幅下降難度大。加氫成本下行是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)局部經(jīng)濟(jì)性的主要手段。為了降低用氫成本，利用可再生能源發(fā)電規(guī)?；茪涫钦吖膭?lì)的方向。綠氫在氫能供給端占比低，下游需求廣闊。雙碳政策下，綠氫占比將逐步提升。伴隨制備綠氫占比提升，電解水堿性電解槽的需求將大幅增長(zhǎng)。受益于堿性電解槽設(shè)備放量，相關(guān)的標(biāo)的業(yè)績(jī)將快速增長(zhǎng)。逢低關(guān)注：華電重工、華光環(huán)能。風(fēng)險(xiǎn)提示：國(guó)家氫能政策補(bǔ)貼暫停，政策鼓勵(lì)不及預(yù)期；燃料電池汽車技術(shù)迭代、成本下行的趨勢(shì)遇到瓶頸；燃料電池汽車關(guān)鍵零部件材料的國(guó)產(chǎn)化、規(guī)模效應(yīng)不及預(yù)期。目錄：

主要觀點(diǎn)：燃料電池汽車的定位與行業(yè)發(fā)展路徑

燃料電池工作原理與整車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模塊

燃料電池關(guān)鍵零部件現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)①

催化劑②

質(zhì)子交換膜③

空氣擴(kuò)散層④

雙極板

燃料電池性能與壽命；燃料電池動(dòng)力學(xué)與衰減機(jī)理

行業(yè)發(fā)展的觀點(diǎn)與投資建議主要觀點(diǎn)：燃料電池汽車特點(diǎn)與應(yīng)用場(chǎng)景&行業(yè)發(fā)展路徑

燃料電池汽車的優(yōu)勢(shì)：①

效率高：直接將氫化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，熱電理論效率可達(dá)85%。實(shí)際效率在45-60%；②

能量密度高：加氫3-5mins，續(xù)航500-700km；③

冷啟動(dòng)：燃料電池汽車可以在-30OC的環(huán)境下啟動(dòng)④

環(huán)境友好：以氫氧為燃料，反應(yīng)物僅為水，零排放；⑤

可靠性高：模塊化結(jié)構(gòu)，維修方便。

燃料電池汽車主要應(yīng)用場(chǎng)景：燃料電池彌補(bǔ)了動(dòng)力電池的不足，主要替代的是高緯度、中長(zhǎng)距離運(yùn)輸、高負(fù)荷運(yùn)輸需求。對(duì)應(yīng)重卡、叉車、客車、城市環(huán)衛(wèi)車等。

燃料電池發(fā)展的主要挑戰(zhàn)：①

燃料電池汽車的性能（效率、成本、壽命）離商業(yè)化依然存在差距。主要挑戰(zhàn)：核心原材料國(guó)產(chǎn)化、催化劑貴金屬載量等。②

國(guó)產(chǎn)性能和海外龍頭有差距：因?yàn)檩d重、響應(yīng)速度，怠速等問題，配備高功率鋰電池是當(dāng)前重卡的必須選項(xiàng)。③

燃料電池汽車和加氫站的匹配問題：行業(yè)陷入現(xiàn)有雞還是現(xiàn)有蛋的問題，加氫需求不足導(dǎo)致加氫站建設(shè)緩慢，沒有加氫站導(dǎo)致燃料電池加氫難、加氫貴。

行業(yè)發(fā)展構(gòu)想：2-3年實(shí)現(xiàn)特定情況下燃料電池的商業(yè)化，特定情況指的是企業(yè)自身就有工業(yè)副產(chǎn)氫（焦?fàn)t氣、氯堿副產(chǎn)氣、丙烷脫氫、乙烷裂解），增加純化裝置后可大幅降低加氫成本，這種方式是最有可能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的發(fā)展路徑。3-5年，燃料電池零部件國(guó)產(chǎn)化率提升，購(gòu)車成本下降。制氫實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瑲錃夤艿肋\(yùn)輸建設(shè)，加氫成本下降，燃料電池汽車在補(bǔ)貼的情況下可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性。5-10年，商用車的發(fā)展帶動(dòng)加氫站的建設(shè)，單車鉑載量的提升，燃料電池乘用車替代燃油車。燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈

燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈中，氫制取、氫運(yùn)輸、氫加注是產(chǎn)業(yè)上游的關(guān)鍵要素；燃料電池電堆集成和燃料電池系統(tǒng)構(gòu)成了產(chǎn)業(yè)的中游，其中膜電極、雙極板等核心零部件組成的燃料電池系統(tǒng)是產(chǎn)業(yè)核心；下游主要對(duì)應(yīng)燃料電池整車制造行業(yè)，包括重卡、叉車、客車、乘用車。

產(chǎn)業(yè)鏈特征：①

行業(yè)屬于技術(shù)突破推動(dòng)產(chǎn)品的性價(jià)比提升（性能、壽命和成本），從而實(shí)現(xiàn)商業(yè)化落地；②

產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)，產(chǎn)業(yè)依托各環(huán)節(jié)協(xié)同發(fā)展，單個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)突破依然需要其他環(huán)節(jié)的配合；③

支持發(fā)展燃料電池汽車有利于，工業(yè)交通深度脫碳，打破長(zhǎng)期能源進(jìn)口依賴的困境。燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈資料：中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)

《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》、南京證券研究所質(zhì)子交換膜燃料電池PEMFC

：基本工作原理

質(zhì)子交換膜燃料電池的工作部件主要有外電路、陰陽極和電解質(zhì)（質(zhì)子交換膜）等部分構(gòu)成。其工作原理是將燃料（H

）和氧化劑（O

）通過雙極板上22的通道分別送到電池的陽極和陰極，在催化劑的作用下H2在陽極解離為H+和電子，H+利用交換膜中的磺酸基作為媒介遷移到陰極，實(shí)現(xiàn)質(zhì)子導(dǎo)電，電子經(jīng)過外電路到達(dá)陰極，并逐漸累積形成負(fù)極。與此同時(shí)，陰極的O

與H+和電子反應(yīng)生成H

O。22

反應(yīng)物的輸入：要求燃料和氧氣在流道-擴(kuò)散層-催化層空隙中的運(yùn)輸具有持續(xù)性、均勻性和高效性（涉及流場(chǎng)設(shè)計(jì)、擴(kuò)散層和電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等）；

電化學(xué)反應(yīng)：希望電化學(xué)反應(yīng)速率越高越好（涉及催化劑的設(shè)計(jì)和制備）；

離子傳導(dǎo)：希望質(zhì)子交換膜和催化劑中離子傳輸越快越好，傳到距離越短越好以降低傳質(zhì)電阻（涉及離子聚合物和膜材料的設(shè)計(jì)和制備）

生成物的排出：要求水等產(chǎn)出物從催化劑表面快速解吸，然后快速通過催化劑-擴(kuò)散層-流道排除，避免阻礙新鮮反應(yīng)物進(jìn)入（涉及流場(chǎng)設(shè)計(jì)、擴(kuò)散層和電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等）燃料電池工作原理電池片與電堆結(jié)構(gòu)資料：章俊良《質(zhì)子交換膜燃料電池原理與技術(shù)》、《氫能源燃料電池交通解決方案》、南京證券研究所燃料電池電堆結(jié)構(gòu)燃料電池汽車組成部分：

燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)的核心部件，其主要由電堆、控制系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)以及系統(tǒng)附件組成。

從工作原理的角度來看：①

電化學(xué)反應(yīng)和離子傳輸：燃料電池電堆，其中MEA（質(zhì)子交換膜、催化層和氣體擴(kuò)散層）最為核心；②

反應(yīng)物的輸入：氫氣與氧氣供給系統(tǒng)；③

生成物的輸出：尾排系統(tǒng)；④

輔助系統(tǒng)：壓縮機(jī)、加濕器、氫循環(huán)裝置、冷卻系統(tǒng)。燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)寶馬iX5

Hydrogen驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)燃料電池車部件資料：章俊良《車用燃料電池技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與展望》、BMW產(chǎn)品介紹、

《氫能源燃料電池交通解決方案》、燃料電池百科、南京證券研究所燃料電池系統(tǒng)成本構(gòu)成：結(jié)構(gòu)與原理

膜電極MEA：質(zhì)子交換膜、催化劑層和氣體擴(kuò)散層，是燃料電池的核心部分。膜電極決定了燃料電池的性能（效率、成本、壽命）。如果沒有掌握核心技術(shù)，規(guī)?；?yīng)對(duì)于關(guān)鍵零部件的降本作用相對(duì)較弱，所以關(guān)鍵零部件實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化是商業(yè)化的關(guān)鍵。?

質(zhì)子交換膜龍頭：杜邦科慕、GORE戈?duì)?

電催化劑：JohnsonMatthey，BASF、TANAKA田中貴金屬集團(tuán)?

碳紙/鈦氈：TORAY東麗、CABOT卡博特全球燃料電池材料產(chǎn)業(yè)鏈代表企業(yè)燃料電池系統(tǒng)成本構(gòu)成資料：中國(guó)汽車技術(shù)研究中心《中國(guó)燃料電池汽車發(fā)展路線圖》、DOE《FuelCellSystemCost-2017》、美國(guó)能源部、中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過程研究所、南京證券研究所燃料電池催化劑：

其作用是降低反應(yīng)的活化能，促進(jìn)氫、氧在電極上的氧化還原過程、提升催化劑的活性也就是提升電池的性能。由于貴金屬使用，低成本、高性能的催化劑行業(yè)主要的研究方向。研發(fā)的主要思路就是在保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定（壽命）的前提下，提升活性（效率），降低貴金屬載量（成本）。目前常用商業(yè)催化劑是貴金屬催化劑Pt/C。伴隨著技術(shù)的發(fā)展，Pt載量從10年前的0.8-1g/kW下降至0.15-0.20g/kW。最終目標(biāo)是降低至<0.05g/kW，也就是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)尾氣凈化器。催化劑研發(fā)策略路徑不同結(jié)構(gòu)下結(jié)構(gòu)下催化劑活性資料：《基于Pt基納米線的催化層構(gòu)筑及其質(zhì)子交換膜燃料電池性能研究》、《電催化理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合：深入探究材料設(shè)計(jì)》、南京證券研究所單原子活性點(diǎn)位催化劑Pt基礎(chǔ)催化劑：核殼型與納米結(jié)構(gòu)

核殼性鉑基催化劑：質(zhì)量比活性提升11倍；

納米結(jié)構(gòu)鉑基催化劑：質(zhì)量比活性提升22倍；

單原子波及催化劑：Pt單原子催化劑具有100%原子利用率，高催化活性、穩(wěn)定性。在化工已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，氫甲酰化單原子催化劑用于乙烯多項(xiàng)氫甲?；约凹託渲普肌t3Ni納米籠結(jié)構(gòu)ORR催化劑形成過程Pd@Pt/C核殼催化劑質(zhì)量比活性資料：衣寶廉《燃料電池的關(guān)鍵技術(shù)》、《鉑基納米晶的形貌可控合成及其在燃料電池中的應(yīng)用研究》、丁云杰《金屬納米和單原子催化劑的創(chuàng)制與工業(yè)應(yīng)用》、南京證券研究所豐田Mirai2燃料電池系統(tǒng)：

MiRai一代的，Pt的用量是40g。目標(biāo)是0.06g/kW也就是每輛車的用量在6-8g

生產(chǎn)效率提升縮減70%設(shè)備投資額；

FC系統(tǒng)成本縮減1/3；1.

電池片減少40片；2.

單片電池厚度縮減15%；3.

鉑金量減少58%.4.

零部件小型化，減少用量縮減成本65%；5.

調(diào)整加工方法改善成品率縮減59%；資料：TOYOTA、南京證券研究所催化劑國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程：商業(yè)化產(chǎn)品性能指標(biāo)品牌型號(hào)JMTKK晟爾諾大化所

國(guó)內(nèi)制備的合金催化劑在電堆測(cè)試中已基本和國(guó)外商業(yè)化產(chǎn)品相當(dāng)，其壽命（電壓衰減率）基本達(dá)到車用水平。國(guó)產(chǎn)催化劑的價(jià)格優(yōu)勢(shì)較為明顯；Hispec

Hispec

TECO10

TEC10E54000SPE20

SPE40

SPE60

Pt3Pd/C910055.5-58.5<3E20E0E19.6-20.5<359.6-60.5<3鉑含量（%）38-4119.446.139-41.5含水量(%)<2<500>100<0.4<3.5680<3<30090氯化物(ppm)比表面積（m2/g）堆實(shí)密度（g/cc）粒徑（nm）單價(jià)（￥/g）產(chǎn)地<30085<30090<30074

大化所研制的Pt3Pd/C催化劑已在新源動(dòng)力整車開始試用，544.4103.1下一階段就是在制備工藝上得到改善，實(shí)現(xiàn)公斤級(jí)別的產(chǎn)<2.88502.41.9<3.5<3.5<3.5

2.8-5.8541.2量。666.4766.4341.2431.2美國(guó)日本中國(guó)大化所自主研制的催化劑TANAKA商業(yè)化產(chǎn)品資料：中國(guó)汽研新能源中心

、衣寶廉《燃料電池汽車現(xiàn)狀》、TANAKA官網(wǎng)、晟爾諾、秦曉平《燃料電池Pt3Pd/C電催化劑的表征與應(yīng)用》、南京證券研究所質(zhì)子交換膜：全氟磺酸型質(zhì)子交換膜質(zhì)子交換膜與Nafion成本構(gòu)成

質(zhì)子交換膜（PME）的主要作用：傳遞質(zhì)子、隔開陰陽極間的反應(yīng)氣以及阻隔電子通過隔膜。質(zhì)子交換膜的性能影響電堆的性能和壽命。①

質(zhì)子電導(dǎo)率高（離子交換容量EW）并絕緣電子；②

燃料滲透率低（氫氣透過率），從而很好地隔絕燃料和催化劑；③

機(jī)械性能好，柔韌性高（拉伸強(qiáng)度）；④

膜吸水膨脹率高（吸水膨脹率）；⑤

化學(xué)穩(wěn)定性高，不容易降解。

質(zhì)子交換膜要求在保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定（復(fù)合膜PTFE增強(qiáng)機(jī)械性能）的前提下，越薄越好，電阻越小，損失的電壓越小。質(zhì)子交換膜技術(shù)工藝占商業(yè)化產(chǎn)品參數(shù)公司DuPont東岳集團(tuán)Nafion211Nafion212成本較大，意味著實(shí)現(xiàn)后，預(yù)計(jì)將降低質(zhì)子交換膜價(jià)格40-

物理性質(zhì)厚度

μm25.4232825231150.8厚度

μm50/30/202850%。拉伸強(qiáng)度（橫向）Mpa拉伸強(qiáng)度（縱向）Mpa斷裂伸長(zhǎng)率（橫向）%斷裂伸長(zhǎng)率（縱向）%離子交換容量

mmol/g氫氣透過率

mL/(min*cm2)水含率（23oC水,1h）%水吸收率（100oC水,1h）%長(zhǎng)度變化率（23oC,1h）%長(zhǎng)度變化率（100oC,1h）%價(jià)格(￥/m2)3232343321拉伸強(qiáng)度Mpa斷裂伸長(zhǎng)率%商業(yè)化產(chǎn)品參數(shù)15010.95-1.01

0.95-1.02離子交換容量

mmol/g<0.025±350±5101516666<0.015±3水含率（23oC水）%50±5水含率（100oC水）%10吸水線性膨脹率

（23oC）%15吸水線性膨脹率

（23oC）%18333640101510500資料：童鑫《質(zhì)子交換膜燃料電池研究現(xiàn)狀及發(fā)展》、中國(guó)汽研新能源中心、衣寶廉《氫燃料電池》、南京證券研究所氣體擴(kuò)散層：

主要由碳紙或碳布制作，厚度為0.2-0.3mm。主要作用：1.支撐催化劑層；2.高孔隙率和適宜的孔徑分布，提高傳質(zhì)效率；3.電的良導(dǎo)體，用于收集電流；4.熱的良導(dǎo)體；5.電化學(xué)穩(wěn)定，不會(huì)被腐蝕與降解。

制備難點(diǎn)：產(chǎn)品空隙大小的一致性、空隙分布的均勻程度。

完全依賴進(jìn)口，在降低貴金屬載量的行業(yè)大趨勢(shì)下，氣體擴(kuò)散層的重要性逐步提升。內(nèi)部水氣傳質(zhì)過程擴(kuò)散層濃度差異商業(yè)氣體擴(kuò)散層資料：章俊良《質(zhì)子交換膜燃料電池原理與技術(shù)》、中國(guó)汽研新能源中心、南京證券研究所雙極板：典型雙極板結(jié)構(gòu)圖

雙極板的主要作用為分配氣體、導(dǎo)電導(dǎo)熱以及支撐膜電極，是燃料電池的骨架和基礎(chǔ)。

雙極板有進(jìn)出口、流場(chǎng)分配區(qū)及流場(chǎng)反應(yīng)區(qū)組成。其中，進(jìn)出口將氫氣、氧氣/空氣和冷卻液引入雙極板，為電化學(xué)反應(yīng)提供工質(zhì)，并通過冷卻液調(diào)整反應(yīng)溫度。分配區(qū)主要將氫氣、氧氣/空氣和冷卻液均勻分配到流場(chǎng)反應(yīng)區(qū)的流道中，為電化學(xué)反應(yīng)一致性提供保障；流場(chǎng)反應(yīng)區(qū)與膜電極均勻接觸，供給氫氣、氧氣/空氣，帶走反應(yīng)產(chǎn)物，并進(jìn)行電子及反應(yīng)熱傳導(dǎo)，對(duì)結(jié)構(gòu)一致性要求高。

金屬雙極板以非貴金屬（如不銹鋼、鈦）為基材、輔以表面涂層處理技術(shù)。對(duì)于雙極板來說，流道的設(shè)計(jì)最為重要，是高度保密的專有技術(shù)。

設(shè)計(jì)思路：在不發(fā)生水淹的前提下，維持質(zhì)子傳導(dǎo)性（膜要有一定的濕度）。流道設(shè)計(jì)傳質(zhì)研究資料：上海治臻新能源股份有限公司招股說明書、章俊良《質(zhì)子交換膜燃料電池原理與技術(shù)》、南京證券研究所燃料電池動(dòng)力學(xué)：

電化學(xué)極化(電化學(xué)損失)：緩慢的電極動(dòng)力學(xué)引起。（催化劑性能決定）

歐姆極化：源于電解質(zhì)對(duì)離子的流動(dòng)阻力和電子對(duì)店里的流動(dòng)阻力。（伴隨質(zhì)子交換膜的厚度變薄，重要性降低）

濃度極化：主要有反應(yīng)物想活性點(diǎn)位擴(kuò)散緩慢引起的。隨著反應(yīng)物在電極表面被消耗，電極表面和溶液本體之間會(huì)出現(xiàn)一個(gè)濃度梯度，導(dǎo)致電池的電壓損失。在催化層的反應(yīng)物和生成物的濃度決定了電池的性能（效率、散熱）。流場(chǎng)與催化層的濃度差代表著電動(dòng)勢(shì)的損失。（Pt載重降低，重要性提升）質(zhì)子交換膜燃料電池的電流電壓關(guān)系圖陰極ORR反應(yīng)濃度極化資料：章俊良《質(zhì)子交換膜燃料電池原理與技術(shù)》

、南京證券研究所陰極氧氣傳質(zhì)機(jī)理：濃差極化

氧氣在氣體擴(kuò)散層不會(huì)消耗，但到了催化劑層氫氣被消耗使得濃度差擴(kuò)大。在氣體擴(kuò)散層（包括碳纖維層和微孔層）進(jìn)行分子擴(kuò)散。在催化層中，主要進(jìn)行體相擴(kuò)散（克努森擴(kuò)散）和局域傳質(zhì)，一邊反應(yīng)一邊擴(kuò)散;

流道阻力、氣體擴(kuò)散層阻力、體相傳質(zhì)：和催化劑表面積沒有關(guān)系，只和厚度有關(guān)和孔徑大小有關(guān),所以當(dāng)設(shè)計(jì)確定下來，電阻基本確定；

局域傳質(zhì)：電流密度提升，催化劑鉑載量降低，單位鉑表面積所產(chǎn)生的電流是越來越大的，單個(gè)活性點(diǎn)位的性能要求提升，局域傳質(zhì)提升。（局域傳質(zhì)限制了鉑載量的下降）燃料電池雙極板布置燃料電池雙極板布置濃度階梯性變化資料：章俊良《質(zhì)子交換膜燃料電池原理與技術(shù)》

、南京證券研究所壽命：衰減機(jī)制

催化劑衰減機(jī)制：鉑合金催化劑，鉑的溶劑和沉積，催化劑比較面積活性越來越小，電極動(dòng)力學(xué)衰減；

膜和Ionomer衰減：主要于離子污染和化學(xué)/電化學(xué)的降解，而一些金屬離子的溶出會(huì)加劇其降解；(雙氧水生成OH自由基攻擊膜，自