行业新闻 | 是什么正在推动氢燃料电池的需求？

根据 BCC Research 的报告，氢燃料电池技术预计在本世纪末之前将快速成长。

BCC Research 的分析指出，燃料电池在车用与其他应用领域的需求正在增加。燃料电池电动车（FCEVs）因具备零尾气排放而广受欢迎，而数据中心也正采用氢燃料电池作为比传统柴油发电机更洁净的备援电源。同时，以再生能源制得的“绿氢”为动力的清洁能源应用也在带动燃料电池需求成长。

BCC 预测，全球燃料电池堆市场将从2023 年的 11 亿美元，以年均成长率 13% 的速度攀升，至 2029 年底达 24 亿美元。这一成长动能来自于 FCEV 持续的市场需求、政策补贴的支持、技术进步，以及数据中心采用氢燃料电池的趋势上升。

燃料电池热点领域

至 2029 年，运输领域预计将持续主导燃料电池的应用，因为各大车厂正积极投入 FCEV 的研发与量产。包括 BMW 集团，该公司预计在 2028 年推出首款量产型 FCEV，并与丰田合作开发动力系统。现代汽车也推出了新一代 NEXO 中型 SUV，具备多项电池堆升级，总输出功率提高 16%，并强化了耐用性与低温操作性能。

全球约 92% 的 FCEV 分布于南韩、中国、美国与日本，其中亚太地区占据 68% 市场份额，北美为 19%，欧洲则为 8.6%。根据氢燃料电池伙伴组织统计，截至 2025 年 6 月，美国路上仅有约 18,671 辆 FCEV，显示其普及率仍然有限。

FCEV 销售在近年明显放缓，2024年仅售出 611 辆，远低于前三年动辄千辆以上的水平。此一趋势部分归因于加氢基础建设过度集中，目前仅加州拥有 50 座零售加氢站，其次的夏威夷州仅设有一座。

新兴技术趋势：双极板与质子交换膜（PEM）

双极板仍是燃料电池中关键组件，负责管理电流、温度与堆内水分流动。顾名思义，它是连接正负极的附加电路板。

新材料与涂层技术正颠覆传统设计。举例而言，Schaeffler 公司推出镀膜金属双极板，实现比上一代产品高 20% 的功率密度，镀膜技术能在整个电池寿命中维持高导电性。澳洲 Siltrax 公司则开发出以硅为基础的双极板，用以取代传统石墨或金属材料，提升功率密度、耐腐蚀与高温性能及整体耐久度。

BCC 亦指出高温质子交换膜燃料电池（HT-PEMFCs）的发展进展，该类电池运作温度达 150 至 250°C，效率可达50-60%，具备更高的一氧化碳容忍度与简化的热管理系统。ZeroAvia 等公司正在开发用于氢动力飞机的 HT-PEMFC 系统，主打其更佳的耐久性与更低的营运成本。

研发与燃料电池创新动态

氢气仍是成长最快的燃料类型之一，目前研发重点集中在降低储存与运输成本。例如，固态氧化物燃料电池（SOFC）正在持续优化，以减少高温劣化并提升材料性能。

去年，全球共发表了 575 项燃料电池堆相关专利，领先者包括现代、起亚、丰田、Bloom Energy 与本田，这些企业各自占有至少 5% 的专利份额。BCC 指出，各终端市场出现多项创新应用，例如 Nvidia 的液冷节能数据中心、Zero Emission Industries 的便携式加氢系统、Renew Power Systems 的模块化微电网等。其他专利涵盖氢系统控制装置（东芝能源系统公司）、尖峰负载削减用SOFC（Bloom Energy）以及甲醇转氢紧急发电机（浙江本源醇氢科技）。

燃料电池的平均效率介于 40%-60%，须持续供应氧气以产生电力。若能有效控制反应热能，透过高性能平衡系统（如先进空气管理装置），效率可提升至 85%。美国能源部目前正在研究此类系统，采用双阶段过滤，为电池堆输入超高纯净空气。

尚待克服的挑战：加氢、催化剂与物流

铂金是 PEM 燃料电池的主要催化剂，催化剂仍是燃料电池成本中的主要障碍，约占整体堆体价格的三分之二。

BCC 调查指出，目前有研究尝试使用石墨烯作为催化剂载体。石墨烯具有高比表面积、耐腐蚀与高导电特性，使用寿命更长，且性能可媲美市售催化剂。2020 年《Nanoscale》期刊一项研究显示，经加速老化测试后，石墨烯基催化剂可减少约 30% 的活性衰退。

加氢基础设施不完善依旧是全球挑战之一，因为建设与营运的前期资本支出极高。与此相比，氢气生产成本相对低廉，例如天然气重组制氢每公斤仅需 0.5 至 1.70 美元，而绿氢的成本则高达每公斤 3 至 8 美元。

因此，加氢站设备的成本使得消费者看到的加氢价格远高于生产成本。根据阿贡国家实验室资料，2019年加州零售氢气价格为每公斤 13 至 16 美元，其中设备（压缩机、分配器、储氢槽）占总成本的一半，物流占 35%，实际制氢成本仅占 12-15%。

自阿贡实验室发表报告以来，过去五年间加氢价格大幅上涨。2024 年 9 月，加州氢气零售价格创下每公斤 34.55 美元新高。与此同时，轻型 FCEV 销量大幅下滑，显示消费者越来越偏好电池电动车（BEVs）。

储氢系统在需求低谷期至关重要，却也加剧整体复杂性。BCC 指出，地下储存虽然成本较低，但技术落后；金属氢化物储氢则属高阶技术，但造价高昂且储量有限。