质子交换膜(Proton Exchange Membrane，PEM)是质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC)的核心部件，对电池性能起着关键作用。它不仅具有阻隔作用，还具有传导质子的作用。全质子交换膜主要用氟磺酸型质子交换膜;nafion重铸膜;非氟聚合物质子交换膜;新型复合质子交换膜等。
质子交换膜根据含氟情况进行分类，主要包括全氟磺酸膜、部分氟化聚合物质子交换膜、复合质子交换膜和非氟化聚合物质子交换膜。其中，全氟硫酸型膜以机械强度高，化学稳定性好，在湿度大的条件下导电率高，低温时电流密度大、质子传导电阻小等优点成为当前最为商业化的PEMFC电解质膜。目前，市场上应用最广泛的是由美国杜邦公司研制的Nafion系列全氟硫酸型膜。
(相关资料图)
质子交换膜主要特性：质子交换膜按照含氟量分为全氟磺酸膜、部分氟化聚合物膜、新 型非氟聚合物膜、复合膜等。目前全氟质子交换膜(全氟磺酸膜)由于其优秀的热稳定性、 化学稳定性、较高的力学强度以及较高的产业化程度而得到广泛应用。全氟质子交换膜主要 应用在氯碱工业、燃料电池、电解水制氢、储能电池等领域。目前全氟质子交换膜是主流的 技术，产业化程度较高;
据了解，质子交换膜是氢燃料电池中膜电极关键材料(燃料电池电堆膜电极由质子交换膜、催化层和气体扩散层组成)，直接影响着燃料电池的性能、寿命和成本。国外膜电极供应商及丰田、本田等乘用车企业都已具备膜电极批量自动化生产线，单线年产能在数千平方米到万平方米级。由于国产膜电极的设计与制造缺陷较多，产出的膜电极的功率密度、耐久性和贵金属铂使用载量等技术参数都有待于进一步提升，所采用的关键组件材料大都还依赖进口。
中国质子交换膜行业发展现状分析
质子交换膜行业是一个确定的新兴市场，目前国内外市场均未形成规模，但都有巨大的潜力，是企业介入的好时机。尤其是全氟质子交换膜自身的缺陷需要替代产品的诞生，从长远看，无氟质子交换膜或许是燃料电池用PEM的产业化关键。
中国氢能产业协会此前公布的数据显示，今年上半年国内氢气产量同比去年增加了 25%，其中利用新能源制氢的比例，同比提高了 30%。近年来氢能源汽车都保持较高的销量和保有量增速，2016 年和 2019 年年复合增长率分别为 63% 和 114%，2020 年全球燃料电池市场规模 42 亿美元。
在成本方面，燃料电池降本空间大，据测算，预计 2020-2030 年每年系统成本下降 14% 左右。长期来看，燃料电池汽车仍将是燃料电池市场的增长主力。此外，根据预测，2020-2025 年全球燃料电池市场年复合增长 16.64%，2025 年将达到 90.5 亿美元。燃料电池和氢能源汽车未来市场发展空间广阔，从而质子交换膜行业具有较好的发展前景。
根据产业界反馈，目前质子交换膜的国内供给仍然不足，大部分需求方仍旧使用进口膜， 这与国产化替代节奏较慢有关。随着下游需求的井喷和上游原材料生产企业突破技术瓶颈， 国产质子交换膜的生产成本降低，预计质子交换膜的国产化率将进一步提升。
质子交换膜行业利润规模分析
随着我国氢燃料电池汽车产量的提升，国产质子交换膜替换市场空间十分广阔。国内技术水平与国外尚存差距，但部分企业正在加速布局，有望实现高端突破。
中国质子交换膜行业资产规模达到288亿元，同比增长13%。目前产业化应用的均为全氟质子交换膜，质子交换膜使用的是全氟磺酸树脂，离子膜使用全氟磺酸树脂、全氟羧酸树脂的复合膜，中国质子交换膜行业利润规模达到16.9亿元，同比增长12.7%。
图表：中国质子交换膜行业利润规模
数据来源：中研普华研究院
目前国产质子交换膜主要通过主动压低价格来获得竞争优势，如果实现国产化替代，预计将降 低质子交换膜的价格 30%-40%。同时近年来随着技术突破，国产质子交换膜的寿命逐年递增， 单位时间的质子交换膜的成本也随之下降。通过拆解科慕 Nafion 质子交换膜成本结构可以发 现，技术工艺占总生产成本的 85%。我们相信，随着大规模的生产，质子交换膜的平均成本可 以有效降低;
中国质子交换膜发展趋势
根据国内外主要质子交换膜公司的主要产品特性来看，国内公司中，东岳集团进展最快。2004 年东岳集团联合上海交通大学研发出质子交换膜，性能对标同类产品;2014 年至 2016 年，东 岳集团质子交换膜寿命从 800 小时增长到 6,000 小时，其研发的 DF260 膜已经成熟并量产。
东岳未来规划的 150 万平方米燃料电池膜和配套化学品产业化项目正在建设，同时配套建成 年产 50 吨离子膜的全氟磺酸树脂生产装置，一期项目(50 万平米)已于 2021 年投产;江苏 科润目前已经能够实现质子交换膜的小批量供货，目前科润集团拥有两条全氟离子膜生产线， 全氟离子膜产能 30 万平米;国家电投旗下的武汉绿动氢能目前已经完成 30 万平米的质子交 换膜生产线，可生产 8 微米到 20 微米的质子交换膜;此外，浙江汉丞、东材科技等公司均有年产 30 万平米以上的质子交换膜项目或计划落地。上述企业通过研发投入，率先实现质子交换膜的国产化，预计将在产业竞争中获得先发优势;
2021年以来，随着氢能源行业整体产销回暖，市场景气度提升，整体产业链认知提升。从上游质子交换膜等原材料端到下游燃料电池汽车终端应用，整体应用指标越发精细，实际可操作性逐步提升，对于行业技术发展带动积极作用。同时资本对于燃料电池行业整体关注度提升，虽然完全商业化仍有较长的路要走，但工艺和技术整体进步明显，预计随着行业热度持续上升，质子交换膜作为燃料电池核心原材料需求有望迎来大幅度提升。
大数据时代下信息的重要性越发凸显，获得行业数据，并分析使用行业数据不仅可节约时间，降低成本，亦可优化整体决策。欲获取更多行业分析及相关数据可以点击查看中研产业研究院发布的《2022-2027年中国质子交换膜行业发展现状分析及投资前景预测研究报告》。
关键词 : 中国质子交换膜行业发展现状分析 质子交换膜行业发展现状
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