目前質(zhì)子交換膜主要用于燃料電池、純水電解制氫電解槽和液流電池中，其作用是傳導(dǎo)質(zhì)子、隔離氣體和反應(yīng)物質(zhì)。
質(zhì)子交換膜按照其合成結(jié)構(gòu)，可以分為均質(zhì)膜和復(fù)合膜。復(fù)合膜是在質(zhì)子交換膜合成過程中復(fù)合增強(qiáng)層，提升質(zhì)子交換膜的機(jī)械性能，可以將質(zhì)子交換膜做薄。目前在燃料電池中，質(zhì)子交換膜多為復(fù)合膜，在純水制氫電解槽和液流電池中，質(zhì)子交換膜類型多為全氟磺酸均質(zhì)膜。同時(shí)，在不同的應(yīng)用領(lǐng)域中，質(zhì)子交換膜的市場現(xiàn)狀、市場前景均有所差別。1、燃料電池質(zhì)子交換膜市場現(xiàn)狀GGII數(shù)據(jù)顯示，2021年中國氫燃料電池領(lǐng)域國產(chǎn)膜電極所需質(zhì)子交換膜的量為11.2萬平米，較上年增長超150%。國產(chǎn)膜電極需求量增長將帶動(dòng)質(zhì)子膜的需求量逐步提升。在燃料電池質(zhì)子交換膜國產(chǎn)化率上，GGII數(shù)據(jù)顯示，2020年國產(chǎn)膜電極質(zhì)子交換膜需求量為4.4萬m2，其中國產(chǎn)質(zhì)子交換膜的市場占有率為7.5%。2021年國產(chǎn)質(zhì)子交換膜的市場占有率為11.61%。2020-2021年氫燃料電池質(zhì)子交換膜國產(chǎn)化率（單位：%）資料來源：高工產(chǎn)研氫電研究所（GGII），2022年5月從市場競爭格局來看，目前國內(nèi)氫燃料電池市場中，質(zhì)子交換膜市場仍以國外品牌為主，國產(chǎn)質(zhì)子膜中目前東岳未來氫能，憑借多年開發(fā)和應(yīng)用積累，2021年在國內(nèi)燃料電池質(zhì)子交換膜的市場份額達(dá)到9%，較上年提升約一倍。此外，科潤新材料、武漢綠動(dòng)、浙江漢丞等也正在積極導(dǎo)入，開始進(jìn)行產(chǎn)品驗(yàn)證及小批量出貨，同時(shí)廣東埃蒙特、華誼集團(tuán)等也在研發(fā)氫燃料電池質(zhì)子交換膜，國內(nèi)競爭日益凸顯。2020-2021年國內(nèi)市場氫燃料電池質(zhì)子交換膜市場競爭格局資料來源：高工產(chǎn)研氫電研究所（GGII），2022年5月2、PEM電解水制氫質(zhì)子交換膜市場現(xiàn)狀PEM電解水制氫質(zhì)子交換膜目前市場規(guī)模較小，主要市場份額被科慕（原美國杜邦）Nafion?系列膜占據(jù)，2021年市場份額高達(dá)76%，國產(chǎn)質(zhì)子交換膜的市場占有率為21.45%。GGII調(diào)研顯示，目前國內(nèi)頭部PEM電解水制氫質(zhì)子交換膜供應(yīng)商?hào)|岳未來氫能已經(jīng)完成部分客戶前期應(yīng)用驗(yàn)證，2021年開始國產(chǎn)化替代，市場占有率約為15%。2021年P(guān)EM制氫質(zhì)子交換膜國產(chǎn)化率（單位：%）資料來源：高工產(chǎn)研氫電研究所（GGII），2022年5月3、液流電池質(zhì)子交換膜市場現(xiàn)狀根據(jù)高工產(chǎn)研氫電研究所（GGII）測(cè)算，2020年需求量達(dá)到4.1萬平方米，市場規(guī)模達(dá)到0.8億元。2020和2021年整體需求規(guī)模均保持50%以上的增速，主要因?yàn)榇筮B200MW/800MWh全釩液流儲(chǔ)能調(diào)峰等前幾年簽訂項(xiàng)目訂單陸續(xù)出貨投產(chǎn)，以及襄陽100MW全釩液流電池儲(chǔ)能電站等眾多新項(xiàng)目的簽訂與立項(xiàng)帶動(dòng)的采購需求增加。2021年中國市場液流電池質(zhì)子交換膜國產(chǎn)化率約為23.15%，其中國內(nèi)出貨量靠前的企業(yè)為科潤新材料和東岳未來氫能，其余國內(nèi)企業(yè)液流電池質(zhì)子交換膜均處于向下游送樣驗(yàn)證階段。從競爭格局來看，國內(nèi)市場仍以科慕（原杜邦）的全氟磺酸樹脂膜為主要應(yīng)用產(chǎn)品，其市場占比達(dá)75%。而國產(chǎn)的液流電池質(zhì)子交換膜市場中，有多年全氟磺酸質(zhì)子交換膜研發(fā)與生產(chǎn)基礎(chǔ)的東岳未來氫能2021年已正式進(jìn)入該應(yīng)用市場。2021年液流電池質(zhì)子交換膜國產(chǎn)化率（單位：%）資料來源：高工產(chǎn)研氫電研究所（GGII），2022年5月2021年8~12月國內(nèi)五大氫燃料電池車示范城市群落地。從各個(gè)示范城市群的示范目標(biāo)來看，4年后，國內(nèi)示范區(qū)氫燃料電池汽車推廣數(shù)量超3萬輛。同時(shí)，2021年4月，科技部“氫進(jìn)萬家”科技示范工程落戶山東，示范工程項(xiàng)目周期為5年，計(jì)劃推廣燃料電池整車6000輛。因此，到2025年，氫燃料電池汽車示范城市群和“氫進(jìn)萬家”科技示范項(xiàng)目，預(yù)計(jì)可以推廣超3.8萬輛氫燃料電池汽車。另外，從國內(nèi)各地氫燃料電池汽車推廣規(guī)劃來看，到2025年，氫燃料電池汽車總計(jì)規(guī)劃推廣數(shù)量達(dá)到6.6萬輛。同時(shí)，《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》規(guī)劃，到2025年中國燃料電池汽車保有量達(dá)到5~10萬輛，到2030年中國燃料電池汽車規(guī)模在80~100萬輛。綜上，GGII預(yù)計(jì)，2022年國內(nèi)氫燃料電池汽車銷量在1.1萬輛左右，同比上年增長171.3%；2025年國內(nèi)氫燃料電池汽車銷量預(yù)計(jì)可達(dá)3.7萬輛，2030年中國氫燃料電池汽車預(yù)計(jì)銷量可達(dá)49萬輛，2022年~2030 年年復(fù)合增長率為85%。2021-2030年中國氫燃料電池汽車銷量預(yù)測(cè)資料來源：高工產(chǎn)研氫電研究所（GGII），2022年5月2022年3月23日，國家發(fā)改委、國家能源局《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》中指出，穩(wěn)步推進(jìn)氫能多元化示范應(yīng)用。“十四五”時(shí)期，氫能產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新應(yīng)用除交通領(lǐng)域外，還包含儲(chǔ)能、發(fā)電和工業(yè)等領(lǐng)域。2021年~2022年，在氫發(fā)電、熱電聯(lián)產(chǎn)、船舶、無人機(jī)等領(lǐng)域，燃料電池應(yīng)用開始“起風(fēng)”，但多數(shù)為示范項(xiàng)目和小批量訂單，其應(yīng)用仍以交通領(lǐng)域?yàn)橹鳌?/span>隨著國內(nèi)市場大功率電堆和系統(tǒng)不斷推出，下游應(yīng)用逐步起量，GGII預(yù)計(jì)，2025年國內(nèi)氫燃料電池電堆功率需求約為5.1GW，2022-2025年年復(fù)合增長率為62%。預(yù)計(jì)到2030年國內(nèi)市場氫燃料電池電堆功率需求約為125GW，2022-3030年年復(fù)合增長率為76%。2021-2030年國內(nèi)氫燃料電池電堆功率需求預(yù)測(cè)（單位：MW）資料來源：高工產(chǎn)研氫電研究所（GGII），2022年5月而電堆功率的增長，將帶動(dòng)上游燃料電池質(zhì)子交換膜的需求量向上增長。GGII預(yù)計(jì)，到2030年國內(nèi)氫燃料電池市場質(zhì)子交換膜的需求量將達(dá)到947.7萬m2。據(jù)GGII調(diào)研統(tǒng)計(jì)，2021年中國電解水制氫設(shè)備市場規(guī)模超過9億元，出貨量超過350MW。目前中國電解水制氫設(shè)備以堿性制氫為主，2018年及2020年中國堿性電解水制氫設(shè)備裝機(jī)規(guī)模分別為196MW和275MW。由于設(shè)備造價(jià)昂貴，PEM制氫設(shè)備在傳統(tǒng)用氫行業(yè)應(yīng)用案例較少，且制氫規(guī)模普遍在10Nm3/h以下，2021年國內(nèi)PEM制氫設(shè)備規(guī)模接近20MW。《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)》將氫能視為可再生能源規(guī)模化高效利用的重要載體，鼓勵(lì)在風(fēng)光水電資源豐富地區(qū)開展可再生能源制氫示范，探索季節(jié)性儲(chǔ)能和電網(wǎng)調(diào)峰，制氫儲(chǔ)能成為推動(dòng)電解水制氫設(shè)備市場增長的重要驅(qū)動(dòng)力。《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)》規(guī)劃，到2025年可再生能源制氫量達(dá)到10-20萬噸/年。GGII預(yù)計(jì)，可再生能源制氫比例將由2025年的3%提升至2035年的20%左右。可再生能源電解水制氫項(xiàng)目興建，將帶動(dòng)電解水制氫設(shè)備需求爆發(fā)式增長。GGII預(yù)計(jì)，2022年中國電解水制氫設(shè)備市場需求有望達(dá)到730MW，同比2021年接近翻番；2025年國內(nèi)電解水制氫設(shè)備市場需求量將超過2GW，相比2020年增長6倍以上；2022-2025年中國堿性及PEM制氫設(shè)備裝機(jī)規(guī)模年均復(fù)合增長率有望達(dá)到48%和126%，PEM制氫設(shè)備將迎來規(guī)模化示范應(yīng)用。隨著國內(nèi)PEM制氫設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，質(zhì)子交換膜、催化劑等核心材料逐步實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，疊加規(guī)模化生產(chǎn)降本，預(yù)計(jì)到2030年P(guān)EM電解水制氫設(shè)備的規(guī)模在2030將超2GW。2018-2030年中國電解水制氫設(shè)備裝機(jī)規(guī)模及預(yù)測(cè)（單位：MW）資料來源：高工產(chǎn)研氫電研究所（GGII），2022年5月PEM電解水制氫設(shè)備的規(guī)模增長將進(jìn)一步帶動(dòng)PEM電解水制氫質(zhì)子交換膜的需求增長，GGII預(yù)計(jì)，到2030年中國PEM制氫質(zhì)子交換膜的需求規(guī)模為9萬平米，國產(chǎn)化替代空間大。2021年國家發(fā)改委、能源局發(fā)布《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》，對(duì)儲(chǔ)能發(fā)展的系列問題提出整體思路。對(duì)于發(fā)展目標(biāo)，征求意見稿提出到2025年，實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能從商業(yè)化初期向規(guī)模化發(fā)展轉(zhuǎn)變。市場環(huán)境和商業(yè)模式基本成熟，裝機(jī)規(guī)模達(dá)30GW以上。2021年儲(chǔ)能液流電池由于系統(tǒng)價(jià)格高昂、產(chǎn)業(yè)配套不完善等制約因素，整體市場裝機(jī)容量仍然處于較低水平。但液流電池有望在可再生能源并網(wǎng)、電網(wǎng)側(cè)削峰填谷等長時(shí)間、大容量儲(chǔ)能領(lǐng)域首先爆發(fā)，并與抽水蓄能和鋰離子電池儲(chǔ)能形成有力的互補(bǔ)與支撐。GGII預(yù)計(jì)，未來中短期液流電池仍會(huì)以全釩液流電池為主，到2030年中國液流電池儲(chǔ)能市場出貨量規(guī)模將達(dá)到7GW。2019-2025年中國液流電池儲(chǔ)能市場裝機(jī)量預(yù)測(cè)（單位：MW，%）資料來源：高工產(chǎn)研氫電研究所（GGII），2022年5月液流電池市場規(guī)模增長，帶動(dòng)上游質(zhì)子交換膜需求量和市場規(guī)模提升。GGII預(yù)計(jì)到2030年液流電池質(zhì)子交換膜的總需求量達(dá)385萬m2，未來市場規(guī)模總額將超過30億元。整體來看，下游需求空間大、國家政策支持關(guān)鍵材料自主化，質(zhì)子交換膜國產(chǎn)化替代空間大。原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（艾邦氫科技網(wǎng)）：質(zhì)子交換膜國產(chǎn)化替代空間探究
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