電堆由多個(gè)單體電池以串聯(lián)方式層疊組合構(gòu)成。將雙極板與膜電極交替疊合，各單體之間嵌入密封件，經(jīng)前、后端板壓緊后用螺桿緊固拴牢，即構(gòu)成燃料電池電堆。

電堆是發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)場(chǎng)所，燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)核心部分。電堆工作時(shí)，氫氣和氧氣分別由進(jìn)口引入，經(jīng)電堆氣體主通道分配至各單電池的雙極板，經(jīng)雙極板導(dǎo)流均勻分配至電極，通過(guò)電極支撐體與催化劑接觸進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)。

在燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈中，電堆處于中游核心環(huán)節(jié)。催化劑、質(zhì)子交換膜、氣體擴(kuò)散層組成膜電極和雙極板構(gòu)成電堆的上游，電堆與空壓機(jī)、儲(chǔ)氫瓶系統(tǒng)、氫氣循環(huán)泵等其它組件構(gòu)成燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)，下游應(yīng)用對(duì)應(yīng)交通領(lǐng)域和備用電源領(lǐng)域，主要是客車(chē)、轎車(chē)、叉車(chē)、固定式電源和便攜式電源等。

電堆性能達(dá)到商業(yè)化，鉑金不是瓶頸

目前燃料電池汽車(chē)在速度、加速時(shí)間和續(xù)航均滿足日常使用，商業(yè)化瓶頸主要是在耐久性、低溫啟動(dòng)和鉑金需求方面，目前電堆性能達(dá)到商業(yè)化需求。

在耐久性方面，豐田和新源動(dòng)力轎車(chē)用電堆壽命超5000h，BallardFCvelocity-HD6燃料電池已經(jīng)達(dá)到超過(guò)25000小時(shí)時(shí)間的耐久性記錄，已經(jīng)滿足日常乘用車(chē)和商用車(chē)使用需求。

轎車(chē)用電堆耐久性達(dá)到5000h，普通乘用車(chē)用戶日均行駛2h，轎車(chē)可使用7年;商用車(chē)電堆耐久性達(dá)到25000h，一輛商用車(chē)日均行駛8h，使用時(shí)間可達(dá)到8年。

低溫性能方面，目前電堆可以應(yīng)對(duì)全球絕大部分地區(qū)和氣候，豐田燃料電池汽車(chē)和本田燃料電池汽車(chē)分別實(shí)現(xiàn)了-37℃和-30℃啟動(dòng);即使在冬天，燃料電池汽車(chē)依然可以滿足日常使用。

鉑金需求方面，目前本田電堆鉑金載量已經(jīng)低至0.12g/kg，鉑載量還處于持續(xù)下降過(guò)程中，鉑金不會(huì)成為燃料電池發(fā)展瓶頸。

以本田Clarity為例，單輛燃料電池車(chē)催化劑耗鉑已經(jīng)降至10g左右，而單輛柴油車(chē)需要5g做鉑金作為尾氣凈化催化劑，目前燃料電池催化劑鉑金用量已經(jīng)降至產(chǎn)業(yè)化水平，而且處于持續(xù)下降中，不會(huì)引起鉑金需求短缺。

假設(shè)到2025年單車(chē)鉑載量5g計(jì)算，燃料電池汽車(chē)100萬(wàn)輛計(jì)算，鉑金需求量5噸，相對(duì)2017年鉑金用量244噸，邊際增量只有2;考慮燃料電池鉑載量持續(xù)下降和非貴金屬催化劑的發(fā)展，燃料電池汽車(chē)規(guī)模化的資源瓶頸并不存在。