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。

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;

【资料图】

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。

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