燃料電池發展至今已經有近200年的歷史，有測算預估到2035年，整個氫能產業鏈將帶來5萬億的市場容量。產業鏈包含了上游的制、運、儲，中游的燃料電池電堆、系統，及下游的交通運輸、電源等。
2020年國家頒佈了“以獎代補”新扶持政策，將全國劃分為5個城市示範群-北京、上海、廣東、河北、河南，每個城市群最高可獲得18。7億元的補貼。透過2018年的“燃料電池汽車購置補貼政策”與2020年“以獎代補”政策對比發現，新政策在補貼的側重點-從下游主機廠轉向上游核心零部件及關鍵材料企業、補貼的直接獲得物件-從主機廠轉向牽頭城市主導、直接受益物件-不僅是主機廠，地方政策還可以直接補貼到零部件和材料企業等都有較大的變化。
“以獎代補”新政策有助於加快燃料電池核心零部件環節的國產化程序。得益於新政策的實施，部分企業也正在將總部向五大城市群進行分流，其中以廣東城市群中的牽頭城市佛山最為明顯。資料顯示，2021年國內燃料電池零部件廠商達到了350個，對比2020年新增80個。
一、燃料電池的現狀
1.1、 燃料電池整體發展方向
目前全球致力將低鉑載量，高效能，低成本的膜電極，高導電、導熱能力的雙極板和氣體擴散層作為主要的發展方向。而未來在下游應用對效能需求的提升下，也會往更高工作溫度，更高效，成本更低的方向發展，可能在各部件材料及設計上都會有非常大的革新。
1.2、燃料電池的應用及產銷情況
現階段主要有幾種燃料電池技術：質子交換膜燃料電池、磷酸鹽燃料電池、鹼性燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池及固體氧化物燃料電池等。而由於顯著的工作溫度及啟動時間優勢，目前市場上將質子交換膜燃料電池（PEMFC）作為最主要的發展方向，在政策及效能優勢的驅使下，質子交換膜燃料電池的下游應用主要集中在交通運輸方面。資料顯示，我國2021年全年汽車銷量近1600輛，其中1-10月1233輛，超過90%的部分為中重卡，而重卡也是未來燃料電池商用車的主要應用之一。
圖：2018-2021年燃料電池汽車產銷量情況（輛）
透過對燃料電池車、純電動車及傳統燃油車的資料對比不難看出，隨著技術的不斷迭代，新能源車型的優勢逐步突顯出來。對於新技術的產生，目前市場上眾說紛紜，很多聲音說燃料電池汽車終難以取代鋰電能源車，但是實際上燃料電池汽車的存在更多在於相應碳中和的號召，節能減排，所以將燃料電池車的成本做到接近於傳統燃油車，才是最終的目的。
而相較於鋰電池，燃料電池優勢明顯：氫氣作為燃料的良好熱能、工作時的反應效率，尤其是它具有優越的低溫啟動能力，短時間加註能力及單次加註後的長續航能力，都成為其在目前市場下得到重視的重要誘因。透過近些年的政策重視及產業引流，目前燃料電池車的主要存量分佈已於前些年的歐美主導逐漸變為中日韓主導。
據相關報道顯示，全球目前質子交換膜燃料電池最多數的應用仍是在於乘用車領域。2021年10月，世界領先的氫能乘用車，豐田公司的Mirai2代，實現了在加註5。65公斤氫氣的情況下1360公里的續航，摺合每公斤氫氣240公里，這一突破打破了吉尼斯世界紀錄。
而對於當前的國內情況，氫能乘用車的整體發展速度較緩，主要還是著重於佈局商用車，尤其中重卡領域。目前世界頭部的幾個主流重卡車型如豐田的Kenworth T680、HINO和現代的Xcient等都可以實現全燃料電池系統工作，鋰電裝置作為輔助，而國內重卡大多仍停留在燃料電池及鋰電池共同工作的情況，由此一來燃料電池在寒冷冬天的低溫冷啟動優勢就很難得到體現，且對於燃料電池重卡的整體載重量也會有一定程度的削弱。對比目前市面上的純鋰電重卡產品，氫能燃料電池的充電時間將會從幾個小時縮減為幾分鐘，同時在續航能力方面將會有較大的改善，這都使燃料電池在重卡領域未來會得到極大的推廣應用。
二、什麼是燃料電池？
質子交換膜燃料電池是一個以氫氣作為燃料，質子交換膜（PEM）作為電解質，透過電化學反應將化學能轉化為電能的發電裝置。具體表現為透過在陽極輸入氫氣發生氧化反應，陰極輸入氧氣或空氣發生還原反應，在催化劑的作用下生成水的電化學反應。PEMFC有七層結構構成，中間是PEM，兩側為催化劑層（CL），再往外是氣體擴散層（GDL），這五層成為膜電極（MEA），膜電極的兩側為雙極板（BP），七層結構構成了燃料電池元件，多個電池元件透過堆疊形成了燃料電池電堆。
圖：燃料電池結構圖
2.1、 電解水制氫與燃料電池的相似之處及發展趨勢
氫氣作為燃料電池的燃料，具有非常高的熱值，而高純度氫氣製取技術作為燃料電池的上游，對燃料電池的發展起到很大的推動作用。就傳統制氫而言，中國是煤炭大國，透過煤炭制氫是最主要的方式，而國際上主流方式還是用天然氣制氫方法。隨著技術的迭代，天然氣及重整制氫也逐漸成為目前中國重要的制氫方式。但是由於製備過程中都有碳排放情況產生，並不能徹底解決問題。所以電解水制氫技術應運而生，如何獲取較高的製備效率也將會是制氫技術的重要驅動因素。目前國內電力來源仍是煤電，所以在電解水制氫的過程中，仍然無法從根本上解決碳排放問題。但是隨著國內風電、光伏發電的逐步發展，相信在不遠的將來，無論是從碳排放還是制氫成本上都將會有很大程度的改善。
透過對煤制氫、天然氣/重整制氫、工業副產製氫、水電解制氫等的對比不難看出，各方式的制氫成本和各地區原材料的成本有密切關係，天然氣制氫方式的制氫成本較低，也是未來可能大規模應用的一個方向，而電解水制氫由於其較低的能源轉換效率（50%左右）和氫氣製取效率（75%左右），目前仍然處於發展階段。
主流的電解水制氫技術共有三種類型：鹼性電解水（AE）制氫、質子交換膜電解水（PEM）制氫和固態氧化物電解水（SOEC）制氫，其中鹼性電解水制氫是最為成熟、產業化程度最廣的制氫技術，但其電解效率僅為60-75%，而國外研發的PEM技術與 SOEC 技術均能有效提高電解效率，尤其是 PEM 技術已引入國內市場。
電解水制氫發展程序
上述提到的電解水制氫，基本都是基於AE描述的，AE在國內是最成熟的電解水工業化制氫方式，但製備的氫氣純度只有99%，這也是制約發展的因素。但是從制氫的體量上，2019年的時候已經可以達到1000Nm3/h，2021年已經達到1300Nm3/h，而目前PEM的製備速度只有200Nm3/h，600Nm3/h正在開發中。近兩年幾個大廠商，如中石化、中石油、國電投、寶武等地方能源企業，都開始領頭進行加氫站建設，而美錦能源、中鼎恆盛等大型民企，也都同步開始佈局PEM電解槽。在各級資源的群策群力下，相信在不久的日子裡，我們便能夠在各地看到一定規模化的氫能設施建設。
圖：不同行業水電解裝置產能（Nm3/h）
2.2、 為什麼要發展PEM電解水制氫技術？
主要的觸發因素就是電流密度的大幅提升。鹼性制氫效率存在瓶頸的主要原因就是電流密度存在天花板，但PEM制氫能輕鬆突破鹼性的天花板，且其在啟動速度方面擁有更大的優勢。同時，相較於鹼性電解水制氫，PEM電解制氫過程中使用純水而非鹼液，這樣一來也可以免去了後期回收和治汙的成本。此外，PEM負荷調節範圍相比鹼性裝置更加寬泛，在應對可再生能源發電間歇性和波動性上更加得心應手。如果未來風光等可再生能源真的大規模替代火電，那麼PEM想象空間將會比鹼性制氫要大。從政策因素上來看，歐盟在此前規定了電解槽制氫響應時間小於5秒，而目前只有PEM電解水技術可達到這一要求。因此，歐盟也同樣明確規劃了PEM電解水制氫來逐漸取代鹼性水電解制氫的發展路徑。
2 .3、燃料電池車各部分成本情況
從燃料電池整車成本構成來看，燃料電池系統和儲氫系統佔比較高。目前燃料電池系統和儲氫系統佔據整車成本的65%，大幅高於鋰離子純電動汽車的電池成本佔比（約40%）。電堆成本和儲氫系統佔比最高，其成本下降對燃料電池整車降本具有至關重要的作用，而這其中最大的成本下降期望值是在膜電極。對於整個電堆來說，整個膜電極含催化劑在一起可以佔到成本的70%以上，這是目前成本難以下降的最大原因。所以催化劑和膜電極其他元件成本下降是未來燃料電池最大的瓶頸問題。
由於當前下游氫能應用的缺少，部分產業內人士認為催化劑並不是一個主要問題，有些人認為目前催化劑佔整個電堆的成本並不算很高，當生產一千套的時候，其成本佔比只在20%左右。但是隨著氫能下游應用的普及，電堆產量逐步增加。測算表明，當電堆產量達到50萬套或者100萬套時，催化劑單一成本佔電堆成本達40%以上，加上膜電極元件，還有質子膜，還有封裝，可以達到60%以上。由於世界範圍內的貴金屬鉑資源的有限性，隨著產量的上升，鉑基催化劑的價格也會逐步提升，佔比逐步加大。因此，降低膜電極生產成本尤其是催化劑使用成本是燃料電池未來發展的一個關鍵的突破。
2.4、膜電極的發展歷程
膜電極元件（MEA）是質子交換膜燃料電池最核心的部件，釋放能量的電化學反應就在該部件上發生，因而其效能、壽命及成本直接關係到燃料電池能否快速實現商業化。膜電極產業化至今已歷經三代，第一代被稱為氣體擴散電極（GDE），傳統採用絲網印刷方法，將催化層製備到擴散層上。該類膜電極製備工藝簡單，技術成熟，但也存在幾個主要問題：質子導電率差，催化層較厚，催化劑利用率低；且催化層與質子交換膜的膨脹係數不同，電池執行較長時間以後電極和質子交換膜容易分離。因此，第二代膜電極應運而生，其採用催化劑塗覆膜（CCM）技術，將催化層製備到交換膜上。改進後的方法與GDE在工藝上十分相似，但該方法使用質子交換膜的核心材料作為粘結劑，大大降低了催化層與PEM 之間的質子傳輸阻力，在一定程度上提高了膜電極的效能以及催化劑的利用率和耐久性。
對於GDE膜電極和CCM膜電極而言，其催化層是由催化劑和電解質混合而成，一般而言形成的電子、質子擴散路徑長，而水氧擴散需要的通道曲折程度大，同時擴散空隙大小不可控，因此會導致電極過程中較強的電化學極化和濃差極化，從而影響膜電極大電流放電時的放電效能。第三代膜電極為有序化膜電極，當電極呈有序化結構時，大電流密度下的傳質阻力將大幅降低，實現了高效三相傳輸，進一步提高了燃料電池效能，降低催化劑用量。目前，第三代膜電極的量產技術主要被以美國3M 公司為代表的國際材料巨頭掌握。
隨著有序化膜電極概念的提出，越來越多的研究者開始關注PEMFC 內部層間介面結構的最佳化，燃料電池的歐姆極化主要由層間介面的內阻造成。實驗者透過將質子交換膜及催化層的介面結構由2D介面結構轉變為3D工程介面，提升了催化劑的電化學活性面積（ECSA），從而提升Pt催化劑反應效能。為實現上述轉變，研究人員透過研究採用了表面圖案化膜和直接沉積膜技術進行試驗。其中表面圖案化膜包括等離子蝕刻技術、熱壓技術及鑄造等方法。後者為目前最先進的方法，具有簡單和高效的優點。
圖：圖案化膜製備方法示意圖
（a）具有蝕刻表面的塊狀膜
（b）具有壓印結構的塊狀膜
（c）澆鑄到結構化模具中獲得的圖案化膜
實驗顯示，透過上述方法制備的PEM，最高可比沒有表面圖案的膜效能高53％（0。6V 電壓下）。而直接膜沉積（DMD）技術也是MEA 的可行製造技術。區別於傳統的CCM 製備方法，離聚物分散體直接沉積在氣體擴散電極上，然後將兩個電極壓入MEA 中，這意味著PEM 不需要自支撐，也無需熱壓等工藝來保證CL 和PEM 之間的良好粘合力，由該技術製得的膜厚度一般可在8 至25微米 之間變化。據報道顯示，在理想的實驗室環境下，該技術測得的峰值功率密度＞4W/cm2，電流密度則高達5A/cm2@0。6V，這也是截至目前報道過的最高燃料電池MEA效能。
對於GDL與CL 之間的介面，由於它們的表面粗糙且存在皸裂的可能，減小了接觸面積並增加了歐姆阻抗。有研究表明，GDL與CL 之間不完美的接觸不僅會產生接觸電阻，還會導致液態水在介面空隙中積聚。這種積水會阻礙反應氣體進入到CL，增加電池的傳質阻抗。因此，GDL與CL 之間的介面也同樣值得進行進一步的最佳化改良。
圖：美國DOE設定的PEMFC膜電極技術目標
2 .5、如何實現載體有序化
載體材料有序化是將Pt顆粒分散在有序的載體材料上使得Pt能夠更均勻地分佈，在加強三相傳輸的同時，有效地提高Pt的利用率。並且載體材料相較於炭黑在高電位下具有更好的穩定性，能夠提升膜電極的耐久性。一般來說有序化載體的選擇分為兩大類：碳材料（碳奈米管、碳纖維、介孔炭）和金屬氧化物陣列。碳材料中研究者們對於碳奈米管作為有序化載體的熱情最高。
以碳奈米管為載體的有序化膜電極最早由豐田中央研發室報道。他們在矽基板的表面生長出碳奈米管後噴塗Pt層，然後放在Nafion的乙醇溶液中包覆，最後熱壓到質子交換膜上形成膜電極。透過極化曲線測試和阻抗分析證明這種有序化膜電極具有良好的傳質能力。
豐田公司的Murata在不鏽鋼基體上利用氧化物催化劑製備出垂直碳奈米管，浸漬-氫還原後沉積出2~2。2nm的Pt顆粒，再用離聚物溶液對其浸漬得到催化層，最後用轉印法將催化層熱壓到Nafion膜表面製得膜電極。這種膜電極在陰極催化層Pt擔載僅為0。1mg/cm2的前提下仍然表現出良好的電化學效能，電流密度為2。6A/cm2時的電壓為0。6V。而目前美國能源部（DOE）對膜電極的技術目標設定在了在2025年實現鉑載量小於等於0。1g/kW，實現這一目標從目前的實際生產情況看來，還有較長的路要走。
三、質子交換膜燃料電池組成部分
3 .1、質子交換膜
質子交換膜是質子交換膜燃料電池裡最重要的一個部件，也是燃料電池化學反應的發生場所。在燃料電池中，在膜的兩側分別發生氫氣的氧化反應和氧氣的還原反應。而在電解水PEM電解槽裡，質子交換膜的兩側也分別對應發生析氧和析氫反應。當前質子交換膜主要有四種材料，作為反應發生的地方，隔離陰陽兩極反應。全氟磺酸膜基於其良好的質子通透能力和較低的質子傳質阻力，好的機械強度和化學穩定性這一類的優越特性，成為最主流的質子交換膜使用材料。
質子交換膜下游應用廣泛，主要應用於氯鹼工業、燃料電池、電解水制氫與全釩液流電池儲能系統。 根據測算，2030年我國車用燃料電池用質子交換膜需求量超2640萬平，電解水制氫電解槽用質子交換膜需求量超95萬平，全釩液流電池儲能用質子交換膜需求量超15萬平。預計我國質子交換膜市場未來將由車用燃料電池市場主導，2030 年市場規模將超百億元。
質子交換膜的生產包括原材料單體制備、單體聚合以及薄膜加工三大環節。（1）原材料單體制備環節：以全氟磺酸質子交換膜為例，其原材料為全氟磺酸樹脂（PFAR）。全氟磺酸樹脂由全氟磺醯氟樹脂（PFSR）經過水解轉型後得到，PFAR結構為主鏈側鏈均為氟碳結構，側鏈上帶有磺酸基團。PFSR由四氟乙烯（TFE）與含有磺醯基團的全氟烷基乙烯基醚（PSVE）共聚得到，其中四氟乙烯為高聚物提供氟碳骨架，提供極強的化學穩定性，全氟烷基乙烯基醚提供磺酸基團，保證質子交換膜的電化學效能。（2）單體聚合環節：生產得到TFE 以及PSVE 單體後需要進行共聚反應，共聚反應通常有本體聚合、溶液聚合和乳液聚合三種方式，本體聚合和溶液聚合方式應用較多。（3）薄膜加工環節：全氟磺酸樹脂製備得到的是顆粒狀產物，全氟磺酸質子交換膜加工工藝較為複雜，主要的成膜工藝為基於PFSR 的熔融擠出法以及基於PFAR 的溶液流延法。熔融擠出法工藝簡單、加工方便、可連續化工業生產，成膜過程中不使用溶劑，但是成膜後需要進行膜水解轉型，後處理複雜。溶液流延法成膜過程中規避膜轉型問題，但是由於在模具中澆築成型後揮發溶劑制膜，在揭膜和連續化生產中有較大不足。除此之外有鋼帶流延法以及卷材塗布法等新型方法。
質子交換膜的上游主要是PTFE（聚四氟乙烯）、HFP （六氟丙烯）。我國PTFE 產能目前約為14。96 萬噸，其中東嶽集團產能為全國第一，為4。5 萬噸。2020 年HFP 產能為6。05萬噸，產能分散。近五年我國PTFE 產能與HFP 產能基本上呈現逐年增長態勢。上游有機氟化工產能充足，為下游質子交換膜生產提供了充分的保障。
目前國內主流的質子交換膜廠商有山東東嶽、武漢理工新能源、蘇州科潤等，目前主要實現量產及國產化替代的還是山東東嶽的產品。而海外廠家如美國杜邦的Nafion 膜，目前仍處於主導地位，Gore及巴拉德公司也有大量的生產供應，也是目前世界上最主要的幾家質子交換膜生產商。
3 .2、催化劑
燃料電池的反應主要分為陽極的氫氣氧化反應與陰極的氧氣還原反應（作為逆反應的電解水制氫過程主要分為陽極的析氧和陰極的析氫反應），其過程都需要催化劑的參與，目前市場上最主流的催化劑產品為鉑碳（Pt/C）催化劑。在燃料電池工作的過程中，當外接負載出現大幅變化時，或當氫氣燃料的供給不足時，可能會發生反極反應，這一效應會對電池產生不可逆的損害。為防止反極發生，廠商通常會在陽極加入抗反極催化劑，主要為銥碳（Ir/C）及二氧化銥（IrO2），這也是電解水制氫過程中陽極析氫反應所使用的催化劑成分。
圖：四類新型PEMFC催化劑特點對比
催化劑的分類有四類，也是其應用產品演變的程序。當前市面上最主流的催化劑主要是鉑碳催化劑，其次還有鉑合金催化劑、非貴金屬催化劑及單原子催化劑。在當前市面上所有的氫能燃料電池車中，除豐田的Mirai目前使用的PtCo合金催化劑外，均使用的鉑碳催化劑，其催化劑鉑載量已達到0。175mg/cm2，是目前市面上最為領先的產品之一。
反應發生的過程中，催化劑中的鉑載量並不會減少，但隨著反應的過程會發生一定程度的衰減，主要原因在於鉑顆粒的溶解再沉積，遷移、團聚。而隨著對於鉑基催化劑的研究進行，如何能夠降低鉑的載量已經成為最主要的技術要點，其最為根本的解決方法就是提高鉑的催化活性。透過研究發現，鉑顆粒的粒徑大小及其均勻程度與其催化活性有很大程度的關係，較小粒徑的鉑顆粒通常都擁有較大的催化活性。但其中也存在一個峰值的效應，大於或小於該粒徑都會降低催化劑活性。主要原因在於隨著鉑顆粒尺寸的減小，低配位原子暴露比例逐漸升高，這樣一來就顯著的改變了催化劑活性中心的結構和比例。且催化劑的電子能級也隨著量子尺寸效應而發生顯著改變，從而影響催化劑和反應物之間的軌道雜化和電荷轉移。
圖：鉑基催化劑活性比表面積衰減機理
圖：催化劑的尺寸與不同型別催化反應活性的關係
催化劑的製備通常有集中不同的路線，早期的亞硫酸鹽路線是一種較為成熟的方法，但該方法所合成的鉑奈米粒子粒徑分佈廣泛，且過程不易調控。隨著技術的革新，後續發展出來一系列合成方法加以改善，根據奈米粒子的形成方式及與碳載體的作用方式，大致可以分為浸漬法、膠體法和微乳液法三大類。而目前所使用的浸漬法也是僅過了一系列的實驗改良，主要是對於溶劑的除錯來進行實驗，透過改變溶劑種類及含量、新增保護劑、控制溶液pH以及控制還原溫度等調節鉑奈米粒子的粒徑。這樣一來，所生產出來的鉑顆粒可以達到更高的的標準及更好的催化效用。
圖：碳載催化劑合成的3類化學法示意圖（網路版彩圖）
當前市場下，開發出具有穩定性好、催化活性高且成本低的催化劑成為了推動燃料電池商業化的一個明確方向，而提高鉑穩定性、活性，降低鉑載量的主要研究同樣可以在其碳載體上實現突破，如對鉑催化劑的合金化，引入過渡金屬與Pt 形成二元或多元體系，調控催化效能，減少催化劑的遷移和流失。或是對碳載體進行石墨化處理，提高載體的穩定性，選擇導電性更好、更穩定載體，如之前提到的基於碳奈米管的有序化膜電極的研發生產，其石墨晶格結構能夠有效地提升膜電極的耐久性，與Pt粒子的相互作用也可以大大提高催化劑的催化活性。實驗表明，在相近ECSA下，基於碳奈米管最為載體的鉑催化劑活性可以達到傳統商業鉑碳催化劑的接近兩倍。
目前國內主流的鉑催化劑廠商有貴州鉑業、喜馬拉雅、濟平新能源、氫電中科等，海外廠家目前主要還是由JohnsonMatthey及田中貴金屬Tanaka等研製生產。
3.3、氣體擴散層
氣體擴散層（GDL）作為燃料電池核心元件膜電極的重要組成部分，通常由導電效能較好的多孔材料組成，承擔電堆中氣體傳輸分配、電子傳導、支撐催化層、改善水管理等多種作用，通常由碳纖維紙、碳纖維布等材料構成。其中，碳紙由於其較輕的質量、平整的表面結構、耐腐蝕效能好、孔隙率均勻、機械強度高，厚度也可根據產品要求進行靈活調整，更適合作為當前燃料電池產品使用。
GDL通常由GDB及多孔層（MPL）組成，GDB即為生產的出的碳紙或碳布產品，但其整體的孔徑較大，大多在50-150微米，且分佈不均，並不能直接作為GDL進行使用。由此MPL的存在顯得極為重要，完成MPL的塗覆後的GDB孔徑可以達到10-50微米，且進一步優化了其傳質、傳熱、導水和導電效能。因此，GDB和MPL共同決定了GDL的產品特性。
圖：MPL連續式製備工藝流程
目前全球GDL的生產廠家較少，且難以實現大規模降本，日本的Toray公司在1971 年開始涉足碳纖維產品生產，是當前全球最大碳纖維產品供應商，還有德國的SGL及美國的AvCarb公司，其佔據了整個GDL市場近8成的供應。目前國內的企業中，江蘇天鳥、通用氫能、上海何森等企業也開始進行氣體擴散層的研製生產，但多數仍在進行測試小批次生產階段。
3 .4、 雙極板
雙極板同樣是燃料電池中不可或缺的一個重要組成部件，燃料電池電堆在進行堆疊時，都是透過雙極板將其與相鄰電池分開。這些板可以由碳、金屬或複合材料製成，在電池之間提供導電性，併為電池堆提供物理強度。板的表面為設計的流場，其透過一系列的雕刻加工或衝壓到雙極板上，使氣體進行流通的重要場所。
當前市場下，石墨雙極板基本已經實現了國產化，而要生產出高效能的電堆產品，得益於較好的導電導熱及延展效能，及較低的工藝成本，高效能金屬板的研製將成為非常重要的一環。相較於傳統的石墨雙極板，金屬雙極板表面更易被腐蝕，表面形成金屬鈍化膜，增大了接觸電阻。這會使得電堆效能下降，使用壽命降低。因此，金屬雙極板得抗腐蝕能力是影響電堆壽命的重要因素之一。
目前雙極板國內研究方向主要集中於提升金屬雙極板抗腐蝕性以及降低複合雙極板生產成本，金屬雙極板多在表面塗覆耐腐蝕性塗層材料，如貴金屬、金屬化合物、碳類膜等來增加金屬雙極板耐腐蝕性，傳統的改性方法大致可分為物理、化學氣相沉積、等離子化學氣相沉積以及電鍍、化學鍍等溼化學法，也有金屬蒸氣真空弧離子注入技術等新型報道方法。其實現了強流金屬離子注入，同時製備的改性層與基體之間無明顯介面、無脫落問題，可獲得梯度改性層，具有重複性高、經濟環保等優點。
流場設計方面，目前已形成兩條主要的技術路線。一是基於傳統的槽-脊結構進行最佳化，即對傳統的平行流道、蛇形流道等進行設計最佳化；二是發展無傳統槽-脊結構的新型流場，如仿生、3D流道的改良。綜合看來，當前幾種對於流場的設計除了具體流道設計，整體的極板功能性設計也至關重要。如對共用腔室、導流區及反應區的合理分配及規劃，都可能很大程度的改變雙極板的使用效能，好的導流設計可以增大極板和電堆的使用壽命，而更大的反應面積可以帶來更佳的功率密度，這也是各家核心技術工藝的價值體現。
圖：不同流道設計之間的優缺點
從廠商看來，石墨板的發展相對成熟，競爭激烈，主要企業包括國鴻氫能、中鋼天源、鑫能石墨等；而金屬板發展迅猛，2021年全年出貨的電堆中，石墨板及金屬板基本已經形成對半分的局面，主要企業包括上汽捷氫、新源動力、上海治臻、安泰科技等。其中治臻蘇州公司在21年舉行了年產千萬級金屬板的投產儀式，這對於金屬板的發展具有很大的意義。而目前複合材料板仍處於發展期，主要廠家包括新源動力、喜馬拉雅等。
3.5、輔助裝置
當前空壓機已經完全實現國產化，而其出貨量也是不可忽視的一道指標。對於國產氫能源車的統計資料，空壓機的裝機數也是被用作進行核算燃料電池車數量核算的一個重要因素。其主要型別為螺桿式、離心式、渦輪式等。氫氣迴圈泵目前還多處於進口階段，德國普旭目前佔有了超過90%的市場容量。國內的主要企業為東德實業、雪人股份、漢中精機等。
四、燃料電池的成本願望
燃料電池產業鏈的市場空間廣闊，但我國目前由於燃料電池汽車總體產量規模仍然較小，燃料電池系統成本仍然較高，當前電堆成本約在3500元/kW，系統成本約在6000元/kW。而到2025年，以國家規劃的5萬輛氫能源車進行估計，電堆成本將下降到1200元/kW，系統成本約在2000元/kW。而如果要實現大規模應用，使燃料電池車能夠與傳統內燃機汽車實現更替，據測算電堆成本將需要達到300元/kW，降本之路仍然任重道遠。
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