【开源化工】新材料周报：氢能源发展空间广阔，质子交换膜应用广泛

市场资讯 2021.12.26 23:11

本周（12月20日-12月24日）行情回顾

新材料指数下跌2.49%，表现强于创业板指。OLED材料跌0.72%，半导体材料跌0.91%，膜材料跌3.36%，添加剂涨0%，碳纤维跌6.04%，尾气治理跌0.08%。涨幅前五为江丰电子、激智科技、石英股份、联瑞新材、万顺新材；跌幅前五为永太科技、福斯特、银禧科技、康达新材、联泓新科。

新材料周观察：氢能源发展空间广阔，质子交换膜应用广泛

质子交换膜PEM在电池（电解池）中起到为质子迁移和传输提供通道、分离气体反应物并阻隔电解液的作用，广泛应用于氯碱工业、燃料电池、电解水、储能电池等领域。以燃料电池领域为例，PEM作为质子交换膜燃料电池PEMFC的核心基础材料之一，其性能优劣决定着电池的性能和使用寿命，全氟磺酸（PFSA）质子交换膜技术成熟、性能优良，是目前应用最广泛的质子交换膜体系。目前海外质子交换膜生产企业主要有Gore、科慕、陶氏、3M、日本旭化成、日本旭硝子、加拿大Ballard和比利时Solvay等，东岳集团是国内最早布局质子交换膜业务的企业，也是国内唯一能够实现批量生产质子交换膜的企业，目前形成了从原料、中间体、单体、聚合物，到成膜技术、功能化技术等全产业链条。2020年4月，东岳集团质子交换膜产业化公司东岳未来氢能启动上交所科创板IPO，目前处于上市辅导阶段。2021年9月，东材科技公告拟投资建设“年产50万平方米质子交换膜项目”，预计建设周期12个月。我们认为，东岳集团作为国产质子交换膜龙头，有望充分受益于我国燃料电池产业发展规划以及全球碳中和背景下电解制备“绿氢”远期发展需求等因素催生的氢能源产业广阔发展空间。受益标的：东岳集团、东材科技。

重要公司公告及行业资讯

【昊华科技】控股股东中国昊华认购的5.4亿股股份锁定期自动延长至2022年6月27日。

【洁美科技】公司入选第六批制造业单项冠军企业。

【博迁新材】公司及子公司广新纳米与东莞住矿电子签订战略合作协议书，约定2022年度住矿电子向公司采购产品数量为375吨。

【联泓新科】公司与长春化学研究所签署《合作研发基于第四代催化剂的二氧化碳基生物可降解材料（PPC）超临界聚合工业化技术合作协议》，并由控股子公司联泓格润（山东）建设5万吨/年PPC工业化生产线。

受益标的

我们看好产业转移背景下功能膜材料的广阔市场，看好高端电子材料国产替代从0到1的突破，看好新能源浪潮中新材料的新机遇。受益标的：斯迪克、昊华科技、彤程新材、阿科力、东材科技、长阳科技、洁美科技、瑞联新材、濮阳惠成等。

风险提示：技术突破不及预期，行业竞争加剧，原材料价格波动等。

新材料周观察：氢能源发展空间广阔，质子交换膜应用广泛

质子交换膜PEM应用广泛。质子交换膜（PEM）也称为质子膜或氢离子交换膜，是一种离子选择性透过的膜，在电池（电解池）中起到为质子迁移和传输提供通道、分离气体反应物并阻隔电解液的作用，其上游是有机氟化工的单体材料，下游应用于氯碱工业、燃料电池、电解水、储能电池等领域。以燃料电池领域为例，根据电解质的不同，燃料电池主要分为碱性（AFC）、磷酸盐型（PAFC）、熔融碳酸盐型（MCFC）、固体氧化物型（SOFC）、直接甲醇型（DMFC）和质子交换膜燃料电池（PEMFC）。PEMFC在原理上相当于水电解制氢的逆向装置，是分别以氢气和氧气作为阳极和阴极的反应物，最终生成水并产生电能，具备运行温度低、能量转化率高、功率密度大、启动快和环境适应性强等优点，可广泛应用于航空、航天、航海、轨道交通、电子设备和备用电源等领域。PEMFC的基本结构由膜电极（MEA）以及两侧的双极板构成，其中，双极板的作用是将氧化剂和还原剂分隔开，MEA是由阳/阴极气体扩散层（GDL）、阳/阴极催化层（CL）、质子交换膜（PEM）构成的五合一结构，PEM是PEMFC的核心基础材料之一，其性能的优劣决定着电池的性能和使用寿命。为实现氢燃料电池的高效、稳定工作，要求质子交换膜具有高质子电导率、良好的热稳定性和化学稳定性、高机械强度以及耐久性。

全氟磺酸质子交换膜商业化应用广泛，性能提升、制备工艺仍是重点研究方向。为满足质子交换膜的性能要求，现有研究主要围绕磺化聚合物开展，并通过引入无机填料进行杂化或与其他聚合物复合的方式来进一步提升性能。根据聚合物基体的不同，质子交换膜主要分为全氟磺酸（PFSA）质子膜、部分氟化聚合物质子膜和非氟化聚合物质子膜三大类。PFSA质子交换膜最早由杜邦公司于20世纪70年代开发并实现商业化生产（Nafion系列，后分拆出科慕公司负责生产），其技术成熟、性能优良，是目前应用最广泛的质子交换膜体系，但也存在高温下易降解、低湿度下质子电导率低、成本高等问题。为解决上述问题，需要对PFSA质子膜进行杂化改性处理，比如使用膨胀聚四氟乙烯微孔膜（ePTFE）作为增强材料与PFSA复合以降低成本，引入二氧化硅、二氧化钛等无机填料提升PFSA质子膜在高温或低湿度条件下的性能等。此外，制膜工艺也直接影响质子膜的微观结构，进而决定制品的最终性能。质子交换膜的制备工艺可以分为熔融成膜法和溶液成膜法两大类，溶液成膜法是目前科研和商业化产品采用的主流方法。溶液成膜法根据后段工艺的差别可以进一步细分为溶液浇铸法、溶液流延法和溶胶－凝胶法，目前商业化产品（主要是PFSA质子交换膜）多采用溶液流延法。

全球燃料电池出货量攀升，国内氢燃料电池产业规划有望带动质子交换膜需求大幅提升。根据E4tech和前瞻产业研究院数据显示，全球燃料电池出货量由2012年的4.6万套增长至2020年的8.2万套，出货量规模增长明显；从出货功率来看，2020年尽管受新冠肺炎疫情的影响，但在亚太地区的拉动下，全球燃料电池出货功率仍然保持增长态势，达到1319MW，同比增长10.28%，其中PEMFC出货量占比78.08％，是目前全球最主要的燃料电池类型；从应用领域来看，固定电站和交通运输是燃料电池的主要市场，2020年固定电站燃料电池出货量达到5.3万台，占总出货量的比重为64%；交通运输领域出货量2.55万台，占比为31%;但从装机量来看，交通运输燃料电池装机量超1000MW，占比超过70%。GGII数据显示，2019-2020年中国氢燃料电池产业市场规模分别为50亿元、30亿元，随着加氢站网络初步形成，氢燃料电池产业趋于完善，氢燃料电池系统成本下降，下游应用增多，预计到2023年中国氢燃料电池产业市场规模将达到230亿元，2019-2023年CAGR高达46%，质子交换膜作为燃料电池的关键部件，需求量有望随之增长。