金博股份（三）（持续跟踪）

充分利用公司生产环节产生的氢气资源，进一步延伸公司产业链。公司在生产碳基复合材料化学气相沉积这一过程中，通入碳源气，这些气体热解并在碳纤维上沉积碳，公司采用的碳源气是天然气（主要成分是 CH4），高温分解产生 C 和 H2。据公司 1500 吨高纯大尺寸先进碳基复合材料产能扩建项目环评数据显示，该项目天然气消耗量约为 954 万 m3/a，氢气排放量约为 1422.65t/a，据此估计该项目满产后，公司副产氢有望突破 3000 吨/年。参考嘉化能源氯碱副产氢的销售情况，2021 年嘉化能源副产氢 3032.61 万 标方（2707.7 吨），销售收入 5040.06 万元，毛利率为 66.88%，氢气售价为 18.6 元 /kg，假设公司未来副产氢为 3000 吨/年，按照 18.6 元/kg 计算，新增销售收入 5580 万 元，按照毛利率 66.88%计算，新增毛利 3732 万元。除了提升对副产氢的利用，公司还将进行碳纤维储氢瓶和氢燃料电池相关材料的技术研发，充分利用公司生产环节产生的氢气资源，同时进一步延伸公司产业链，提高公司整体收益。

高压气态储氢瓶是燃料电池车的必要储氢部件。燃料电池车的储氢系统由储氢瓶、阀 体、氢循环泵、管路及附件构成。目前高压气态储氢瓶有四种类型，其中 I 型、II 价格相 对便宜，但是储氢密度低，重量重且容易发生氢脆问题，不适合用于燃料电池车，车载应用以 III 型和 IV 型为主，国外多是 70MPa 的碳纤维缠绕 IV 型瓶，国内已实现商业化应用的客车、物流车应用的储氢瓶以 35MPa 的 III 型瓶为主。目前已有相当数量的国内企业正在布局 IV 型瓶的技术研发与制造，未来储氢瓶技术将向着轻量化、高压力、大容量、低 成本的方向发展。

行业竞争加剧，新进入者增多。从行业竞争格局来看，车载高压储氢瓶市场参与主体增多，市场集中度逐年下降，市场竞争性增强。2019 年国内主流的储氢瓶供应商有 5 家 分别为国富氢能、科泰克、天海工业、中材科技、斯林达。2020 年新增南通中集参与市场竞争，2021 年市场实现千支级以上储氢瓶出货的企业新增奥扬科技。市场参与主体逐年增多。据 GGII 数据，2021 年出货量前三企业占比为 76.95%，较 2020 年下降 5.42%， 较 2019 年下降 14.26%。目前，公司已开发出与上述企业同等性能的 III 型碳纤维全缠绕 氢气瓶，并进行Ⅳ型碳纤维全缠绕氢气瓶的开发，以满足行业的发展趋势。

碳纤维是高压储氢瓶的主要基础材料，成本占比超过 50%。据 DOE 数据，目前 700bar 的 IV 型瓶成本，碳纤维成本占总成本 52%。就碳纤维下游应用来讲，目前储氢罐用碳纤维用量在千吨以下，但是随着未来燃料电池汽车放量，储氢罐用碳纤维用量将快速增长，据中科院宁波材料所特种纤维事业部数据，乘用车碳纤维用量约为 75kg/辆，商用车碳纤维用量约为 320kg/辆，按照 2030 年燃料电池汽车保有量达到 100 万辆估计， 2030 年储氢罐用碳纤维近 10 万吨，届时将成为仅次于风电领域的第二大碳纤维下游市场。

高压储氢瓶长期潜力远超碳碳热场材料，IV 型瓶时代公司有望赶超。根据前文的测算， 从碳纤维的用量角度来看，高压储氢瓶的潜力远超光伏领域的碳碳热场材料。从价值量的 角度看，根据《中国氢能产业发展报告 2020》的预测，2025/2030 年燃料电池汽车保有 量将达 10/100 万辆，并且，目前商用车单车储氢罐数量在 8 个左右，单个价格在 15000 元左右，据此我们估算 2025 年燃料电池车用高压储氢罐市场空间约为 61 亿元，2030 年 市场空间约为 189 亿元，2022~2030 年 CAGR 为 54%。目前市场主流产品为 III 型瓶， 行业主要玩家为传统金属压力容器厂商转型而来，随着行业技术升级，未来进入 IV 型瓶 时代后，塑料内胆替换金属内胆，碳纤维性能及缠绕工艺重要性提升，公司基于对碳纤维产品的理解有望在储氢瓶领域弯道超车。

气体扩散层（GDL）是燃料电池核心组件膜电极的重要组成部分。气体扩散层在氢燃料电池系统中担当水气输运、热量传递、电子传导的载体，并在装配和运行过程中为其他组件提供结构支撑的功能，同时还要具备比较好的导电性能及在电化学反应下的抗腐蚀能 力，因此气体扩散层材料的性能直接影响着电化学反应的进行和电池的工作效率。气体扩散层（GDL）通常由基底层(GDB)和微孔层(MPL)组成。基底层一般由碳纤维布、非织造 布、碳黑纸或碳纤维纸构成，其中高性能碳纤维纸是最常用的气体扩散层基底材料，这是因为碳纤维纸具有多孔结构，孔隙率高，导电性好，耐高温，耐腐蚀，能满足燃料电池的 运行条件和性能要求。

公司碳碳复合材料产品生产流程与碳纸的制备具有相似性。碳纤维纸是以碳纤维为主要材料，辅以黏合剂经抄纸工艺而制得的纸状材料。首先准确称取一定量经处理的碳纤维 和固定量的木浆放入纤维解离器中，加入纤维浆料分散剂溶液，将浆液充分混合，搅拌 2min；采用常规湿法造纸技术，在纸样抄取器上抄片、干燥，得到碳纸原纸；原纸通过 浸渍酚醛树脂、热压（压力 4MPa，温度为 150～190℃，时间为 2～6min），之后在真 空烘箱内干燥，然后通入氮气，在高温电炉里进行碳化处理，之后进行憎水处理，憎水剂采用聚四氟乙烯乳液，得到燃料电池专用碳纤维纸。从碳纸的工艺流程来看，其中很多技术都和碳纤维与碳纤维复合材料的制备相似，金博股份作为碳基复合材料龙头公司，已经具有碳纤维编织技术、化学气相沉积、碳化、石墨化等全套碳基复合材料制备技术和关键装备的能力，可为氢燃料电池用碳纸等相关产品的研发提供技术支持。

碳纤维纸核心技术工艺主要被日本、德国，美国等少数发达国家掌控。碳纸产品由几个国际大厂垄断，例如日本东丽、德国 SGL、加拿大 Ballard 等，国产产品处于中试阶段。 日本 Toray 公司生产和销售的碳纸在全球占据领先地位，其生产的碳纤维纸具有高导电性、 高透气率、高强度等多种优点，其“TGP·H”系列碳纤维纸产品在全球具有垄断地位，性 能优良。德国 SGL 公司主要生产高导电性和高孔隙率低成本碳纤维纸;加拿大巴拉德主要 集中在碳纸处理、微孔层水管理设计。

国内企业生产能力较弱，目前还不具备与国际企业相竞争的实力。我国对碳纸的研发主要集中于中南大学、武汉理工大学等高校，国内上海河森电气、江苏天鸟、深圳通用氢能具备提供碳纤维纸或者气体扩散层的能力。国内燃料电池厂家以及 GDL 厂家普遍是进口碳纤维纸 GDB，各自采用疏水处理+涂覆 MPL 层的生产工艺，二次加工成为 GDL，产品性能与进口 GDL 接近，但价格及产量受原材料制约较大，性价比有限。公司从碳纸原纸湿法制备出发，已经突破了高均匀分散的碳纤维原纸、连续碳化和石墨化的热场耦合、 高导电的纳米碳材料与碳纤维的三维交联核心关键技术。目前完成第一代片状碳纸中试， 碳纸透气性、电导率、强度等性能尚优，整体性能与进口碳纸相当，部分性能优于进口产 品；第二代连续式成卷碳纸研发也已完成配方和技术研发，现进入小试阶段。

碳纸国产替代空间大，公司有望发挥碳基复材龙头公司优势占据一席之地。整体来看， 目前我国气体扩散层市场仍由国外企业主导，产业化水平有待提升，国内碳纤维制造技术 与国外具有较大差距，当前国产碳纤维制造技术不足以满足现阶段质子交换膜燃料电池气 体扩散层的需要。我们认为未来 4 年将会是国产 GDL 能否大批量应用的关键期，能否获得大批量应用，取决于电堆产品性能期望和成本之间的折衷。气体扩散层生产成本主要来 源于加工费用，优化大规模生产工艺、降低生产成本、大力发展碳纤维纸制造技术将是我 国未来气体扩散层的重点研究方向。基于 2030 年我国燃料电池汽车保有量达到 100 万辆 的假设，我们测算出 2030 年燃料电池汽车对于碳纸的需求量将达 957 万 m2， 2021~2030 年 CAGR 约为 86%。

碳化硅是第三代半导体材料核心，具有广阔应用场景。半导体是指在常温下导电性能介于绝缘体与导体之间的材料。常见的半导体包括硅、锗等元素半导体及砷化镓、碳化硅、 氮化镓等化合物半导体。碳化硅（SiC）为第三代半导体材料核心，是制作高温、高频、 大功率、高压器件的理想材料之一。碳化硅功率器件将极大提高现有使用硅基功率器件的 能源转换效率，主要应用领域包括 5G 通讯、国防应用、航空航天、电动汽车/充电桩、光伏新能源、轨道交通、智能电网等。

高纯碳粉和硅粉是生产碳化硅衬底的原料。碳化硅衬底的制备流程如下首先是原料合成制备高纯度碳化硅高纯硅粉和高纯碳粉按工艺配方均匀混合，在 2000℃以上的高温条件下，于反应腔室内通过特定反应工艺制取高纯度碳化硅粉原料。然后在特殊温场下， 采用成熟的物理气相传输法（PVT 法）生长不同尺寸的碳化硅晶锭，经过多道加工工序产 出碳化硅衬底。

碳化硅单晶生长热场是碳化硅单晶生长的核心，决定了单晶生长中温度的轴向和径向梯度、气相流场等关键反应条件。碳化硅衬底制备技术包括 PVT 法（物理气相传输法）、 溶液法和高温气相化学沉积法等，目前商用碳化硅单晶生长均采用 PVT 法。PVT 法制备 碳化硅单晶的难度之一在于碳化硅单晶生长设备设计与制造技术，碳化硅长晶炉是晶体制备的载体，也是晶体生长核心技术中的热场和工艺的重要组成部分。

石墨件和石墨毡作为保温材料是碳化硅生产的最主要直接材料。根据天岳先进招股说明书披露的数据，2018 年~2021 年上半年石墨件和石墨毡约占其原材料采购金额的 70%~87%。石墨件包括坩埚和结构件，坩埚主要作为碳化硅粉合成和长晶的腔室，结构 件则主要起固定等结构支撑作用，与坩埚、保温共同组成温场。石墨毡包括外保、上保、 中保、下保，共同组成保温系统，覆盖在坩埚的外层，起保温作用。以 2021 年上半年数据作为基础，天岳先进披露直接材料成本占比 39.73%，假设直接材料中石墨件以及石墨毡占比 87%，故而保温材料占总生产成本比例约为 35%。

公司作为先进碳基复材制造龙头企业，高纯碳粉及高纯保温材料的制备具有天然优势。 碳粉作为公司气相沉积工艺副产品，基于公司的工艺特点具有纯度高、成本低等天然优势。 此外，公司在高温热处理工艺方面具有丰富的技术积累，可为高纯碳化硅粉的合成提供高纯度的碳粉原料、成熟的高温热处理工艺。公司目前已掌握高纯碳粉、高纯碳化硅粉、高 保温材料的制备技术，并已进行试制。2022 年 4 月，公司与天科合达签订战略合作协议，公司按照天科合达提出的技术要求，深入研究开发满足天科合达要求的高性价比高纯热场、高纯保温、高纯粉体材料与产品。

中短期空间有限，长期取决于碳化硅国产化率以及碳碳复材替代石墨材料趋势如何。 Wolfspeed 预测，2026 年 SiC 衬底市场规模有望达到 17 亿美元，我们假设 2026 年国 产 SiC 占比 10%，碳碳复材渗透率达到 50%，由于目前碳碳复材用作碳化硅热场材料尚 未由案例，我们根据前文分析，以石墨材料价值量约占 35%作为参考，假设碳碳复材价值 量占比为 35%，据此测算 2026 年国内 SiC 衬底热场材料市场空间约为 2 亿元。