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氢是这个宇宙中最丰富的物质之一，但或许正因为氢的大量存在，有时会忘记了氢的价值。
从最初作为内燃机的燃料，到现在氢气已经可以为空中旅行提供动力。在大谈新能源应用的时代，氢又将以燃料电池这一应用形式，再次成为全人类能源革命中的焦点。
谈到燃料电池，大家并不陌生，也不属于一个新生事物。
使用氢燃料电池的汽车，能量密度高、续航里程长，而且避免了使用锂和钴等元素，更具环保性。
所以，无论怎么看，燃料电池汽车似乎都是一个理想的新能源汽车模型。
但具体到实践应用层面，受制于氢气制备、燃料电池技术突破等因素制约，燃料电池汽车并没有成为应用的主流。
在新能源汽车概念被炒上天的这些年，更多的也只是停留在概念而已。
但眼下，随着燃料电池技术在商用车的推广，政策的引领，技术的迭代，都在将燃料电池汽车推向真正意义上的产业导入期。
1、何为燃料电池？所谓燃料电池，就是通过化学反应，将燃料及氧化剂中蕴含的化学能转换为电能的装置。
当然，这个燃料可以是很多物质。只不过由于氢气的综合适用性较好，现在大家提起燃料电池，一般指的是氢气燃料电池。
实际上，早在年前内燃机诞生的时候，氢气就被用在第一代内燃机中作为燃料。丰田在年推出了全球第一辆商业化的燃料电池车。由于安全性、能量密度、制氢工艺等问题，最终作罢。
同样，今天所说的燃料电池，氢气并不是真正作为燃料，而是与氧气发声反应转化为电能。
同样作为动力电池，燃料电池与锂电池最大的不同点是：
锂电池是一个储能装置，而燃料电池根本上是一个发电装置。
涉及到燃料电池这个话题，需要烧脑一下，或多或少的要用到一点点理工科的小知识，也可以理解为投资中的第一性原理。
如下图所示，氢能源燃料电池的一般构成主要由阳极、阴极、催化剂涂层、电解液几部分构成。
在反应原理上也很好理解，可以概括为下图所示的5个步骤。
燃料电池反应堆原理
图片来源：德勤
第一步——加氢：将氢气加注到阳极（氢电极侧）。
第二步——催化：进入到阳极的氢气与涂抹在阳极上的催化剂发生反应，开始释放电子并形成带正电荷的氢离子。
第三步——运动：带正电荷的氢离子穿越电解液到达阴极。
第四步——放电：由于产生的电子不能穿过电解液，直接进入图4环节，形成电流。
第五步——排水：在阴极加入氧气，也在催化剂的作用下，与穿越到阴极的氢离子发生反应，直接形成水排出。
至此，一个以氢气为燃料的电池反应堆就诞生了。
动力锂电池领域，根据正极材料的不同，有着三元、磷酸铁锂之分。燃料电池根据使用的电解质不同，也有多个技术类型。
主要的包括：质子交换膜燃料电池（PEM），碱性燃料电池（AFC），磷酸燃料电池（PAFC），固体氧化物燃料电池（SOFC）以及熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）四个类型。
具体技术差异暂且不论，总体而言，目前质子交换膜（PEM）是处于商业化最前沿的燃料电池。
启动时间短，空气就可以作为其氧化剂来源，这些特性使得PEM成为汽车能源的理想解决方案。
从实践应用场景来看，燃料电池主要运用于固定式电源、交通运输和便携式电源三大类领域。
氢燃料电池应用场景
图片来源：国联证券
也就是说，从目前的技术应用成熟度来看，氢燃料电池的主要应用场景在交通运输方面。
不同场景的氢燃料电池装机量（MW）
图片来源：国联证券
在氢燃料电池三大应用场景中，从全球范围看，在装机量上也都是以交通领域的应用为主。
原因也很简单，历次能源变革的最新成果总是与交通工具的应用密不可分。在新能源发展进程中，也不会例外。
2、燃料电池车的打开方式千百年来，人类从未停止过对能源技术的探索。燃料电池并不是一个新产物。
在世界上第一台内燃机诞生前的年，威尔士科学家威廉·格罗夫发明了氢燃料电池的原型。
70年代的石油危机推动了氢燃料电池在汽车上的应用。在接下来的几十年当中，不同国家和地区的科学家，都为了推动燃料电池车的发展做了不懈的努力。
直到年丰田推出全球第一辆商业化的燃料电池汽车，开启了氢燃料电池汽车的大规模应用探索。
采用燃料电池和锂电池两种技术推动新能源汽车的发展，在产业发展初期并没有展现出清晰的分工格局。两者对比各有明显优劣势。
燃料电池与纯电动优势对比
图片来源：罗兰贝格
正是因为氢燃料电池具有更高功率和能量密度，在载重和续航方面有较大优势。
例如特斯拉的电动重卡模型中，预计其电池重量可以达到4.5吨。而燃料电池车就没有这样的问题，因为其所携带的氢气质量远小于同等能量所需的电池质量。
但是，在加氢站等配套设施方面相较纯电存在明显劣势。
对于纯电驱动的新能源汽车，虽然续航能力有弱势，但是综合安全性、经济性等因素，在个人的中短途出行上明显胜出。
另外，需要说明的是，燃料电池车与纯电动车同属新能源汽车范畴。
从下图可以看出，燃料电池、燃油车、纯电动汽车三个车型中，燃料电池车与纯电动车的主要差异是动力来源问题，在构造上并无太大差异。
但与燃油车相比，依然是颠覆性的，毕竟没有了发动机。
三种汽车的动力解决方案
图片来源：德勤
年，中国氢燃料电池系统装机量为80.4MW，疫情的原因，同比下降了36%。从汽车销量上看，年1-8月，燃料电池汽车产销分别完成辆和辆，同比分别增长27.7%和26.8%。
所以，经过这些年的发展，新能源汽车领域初步达成共识：氢燃料电池主要应用于重卡、公交、客车等商用车领域；纯电动主要应用于乘用车领域。
年，物流特种车在燃料电池汽车中占比最高为53.4%，其次为公交客车占比36%，租赁乘用车占比仅为0.1%。
年度燃料电池型商用车应用类型
图片来源：开源证券
具体而言，氢燃料电池汽车适用的应用场景主要包括固定路线、中长途干线、高载重。
具体到我们国家而言，从“十五”时期开始，确立了以纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车为“三纵”，以多能源动力总成控制系统、驱动电机和动力电池为“三横”。
通过构建“三纵三横”的新能源汽车布局实现弯道超车。其中，燃料电池汽车也是关键一环。
去年10月份，工信部发布了《节能与新能源汽车技术路线图2.0》，提出燃料电池汽车以客车和城市物流车为切入领域，重点在可再生能源制氢和工业副产氢丰富的区域推广中大型客车、物流车，逐步推广至载重量大、长距离的中重卡、牵引车、港口拖车及乘用车等，实现氢燃料电池车更大范围的应用。
燃料电池汽车历年销量
图片来源：中汽协
相较于锂电池近几年百吉瓦时规模的装机以及百万辆级别的销量相比，应该说，国内燃料电池产业仍处于导入期，而锂电池驱动的新能源汽车产业已经由导入期进入到成长期。
导入期的开始，同时也意味着一个确定的产业化进程正式开启。
从行业发展带来的贝塔红利效应看，增长最为强劲或者诞生牛股的产业阶段，就是导入期和成长期。
3、燃料电池汽车的产业拆解燃料电池产业进入导入期的投资红利体现在两个方面：一个是行业规模壮大，一个是设备国产化替代。
如果按照燃料电池的制造环节和应用场景，可以分为上游氢气、中游电池系统、下游产品应用三大环节。
燃料电池产业链
图片来源：中商研究院
01上游的氢气制备
具体又可以分为制氢、存储和运输。无论燃料电池技术如何发展，氢气是最源头的能源。
年氢气产量约为万吨，换算热值占终端能源总量的份额为2.7%。
如果燃料电池的发展速度超预期，按照终端能源占比在10年内提升一倍的乐观估计，氢气的需求量至少要翻两番以上。
氢，虽然是地球上最多的元素，但在自然状态下的游离态氢却较为匮乏，因此需要一定的制氢技术将氢气从含氢原料中制备出来。
所以就目前而言，我国最常见的制氢方法包括：以煤炭、天然气为主的化石能源重整制氢，电解水制氢和以焦炉煤气、氯碱尾气为代表的工业副产气制氢。
这里面，依托化石能源进行氢气制备的工艺成熟，成本较低，是主流的制氢方式。其次是电解水制氢，但成本略高。
值得
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