1.1 燃料电池汽车产业链
燃料电池汽车产业链上游为膜电极、双极板、各类管阀件与传感器、车载高压储氢瓶等
发动机零部件生产制造行业，产业链中游为燃料电池发动机系统及电堆集成行业，产业
链下游为燃料电池整车制造行业。
燃料电池发动机系统是燃料电池汽车动力总成的核心部件，关系着整车运行的安全性，
对燃料电池汽车是否具备成熟、可靠的性能表现具有重要影响。
相较于传统燃油车或纯电动汽车动力系统，燃料电池发动机系统结构较为复杂。燃料电
池发动机系统主要由燃料电池发动机、电压变换器、车载氢系统等构成，其中燃料电池
发动机主要部件包括电堆、发动机控制器、氢气供给系统、空气供给系统等。
图1：燃料电池发动机系统结构
燃料电池汽车核心关键部件或材料主要包括发动机、电堆和膜电极。从成本上看，燃料
电池电堆约占燃料电池发动机的 55%，而膜电极约占燃料电池电堆的 65%。
图 2：燃料电池发动机成本构成
图 3：燃料电池电堆成本构成
1.2 燃料电池发动机工作原理
与锂电池作为储能装置不同，氢燃料电池是一种非燃烧过程的能量转换装置。燃料电池
电堆是发动机系统的核心部件，是阳极的氢气和阴极的氧气（空气）发生电化学反应及
产生电能的场所，对燃料电池发动机的关键性能和成本具有较大的影响。因此，电堆被
称之为燃料电池发动机系统的心脏，是燃料电池发动机的动力来源。
鉴于单个燃料电池单元输出功率较小，实践中通常通过将多个燃料电池单元以串联方式
层叠组合构成电堆来提高整体输出功率。因此，电堆是由双极板与膜电极交替叠合，各
单体之间嵌入密封件，经前、后端板压紧后用螺杆拴牢，构成的复合组件。
其中膜电极是燃料电池发生电化学反应的场所，由质子交换膜、催化剂与气体扩散层组
合而成，是燃料电池电堆的核心部件，对电堆的性能、寿命和成本具有关键影响；双极
板是燃料电池电堆的核心结构件，通常为正反均带有气体流道的金属或石墨薄板，其主
要作用是通过流场给膜电极组件输送反应气体，同时收集和传导电流并排出反应产生的
水和热，其性能优劣直接影响电堆的体积、输出功率和寿命
图4：燃料电池电堆内部结构示意图
