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

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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。