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1、全球氫能催化劑產業發展白皮書汪生科韓文峰李梅梅.吳蓉黃舒穎王思文鮑雁辛王浩陳磊科 技 投 行 家科 技 投 行 家香橙會研究院(以下簡稱“香橙會”)(H2 Plus Data)及國泰君安證券不因接收人收到本報告而視其為客戶??蛻魬斦J識到有關本報告的短信提示、電話推薦等只是研究觀點的簡要溝通,香橙會及國泰君安證券接受客戶的后續問詢。香橙會的銷售人員和其他專業人士可能會依據不同假設和標準、采用不同的分析方法而口頭或書面發表與本報告意見及建議不一致的市場評論和/或觀點。香橙會沒有將此意見及建議向報告所有接收者進行更新的義務。香橙會的投資業務部門可能獨立做出與本報告中的意見或建議不一致的投資決策。香
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3、券版權的其他方式使用。未經授權的轉載,香橙會及國泰君安證券不承擔任何轉載責任。版權聲明科 技 投 行 家目 錄1、全球氫能產業概況及發展前景.11.1全球及主要地區的氫能發展戰略.11.1.1 歐盟氫能發展戰略.11.1.2 北美氫能發展戰略.31.1.3 南美氫能發展戰略.51.1.4 東亞氫能發展戰略.61.1.5 東南亞氫能發展戰略.81.1.6 澳洲氫能發展戰略.101.1.7 中東北非氫能發展戰略.111.2全球水電解制氫用電解槽的出貨量及未來展望(2024-2030).121.3全球及主要地區燃料電池汽車銷量規模及未來展望(2024-2030).132、.氫能產業中催化劑的應用及技
4、術發展概況.172.1氫能催化劑反應原理及技術發展趨勢.172.1.1 PEM電解槽催化劑反應原理及技術發展趨勢.172.1.2 PEM燃料電池催化劑反應原理及技術發展趨勢.192.2全球主流氫能催化劑企業產品情況.212.2.1 田中貴金屬.212.2.2 莊信萬豐.232.2.3 優美科.252.2.4 賀利氏.262.3國內氫能催化劑企業出海情況.282.4全球 PEM 電解槽和燃料電池汽車產業鏈分析.292.4.1 全球PEM電解槽產業鏈分析.292.4.2 全球燃料電池汽車產業鏈分析.303、全球氫能催化劑用鉑族貴金屬的市場規模及未來展望.333.1PEM 電解水制氫陽極催化劑銥金及
5、鈀金市場規模預測.333.2PEM 燃料電池陰極催化劑鉑金及鈀金市場規模預測.353.3全球氫能催化劑用鉑族貴金屬的市場規模預測.361全球氫能產業概況及發展前景1、全球氫能產業概況及發展前景1.1全球及主要地區的氫能發展戰略隨著工業化步伐加快,化石燃料消耗加劇了全球變暖和極端氣候問題,推動可再生清潔能源發展成為全球趨勢。氫能源作為可再生且零排放的能源,被看作21世紀的“終極能源”,在多個行業具有廣泛應用,成為全球能源轉型的關鍵方向。2019年,世界能源理事會發布氫能全球憲章,旨在通過推廣綠色氫能源實現全球經濟脫碳。在當前背景下,發展氫能已成為全球主要經濟體的共識。根據國際能源署(IEA)的統
6、計,截至2024年9月,已有超過50個國家和地區發布了氫能戰略,全球氫能項目數量達到1,572個,比2020年增長了7倍,全球清潔氫能項目的投資額也達到了750億美元,較2020年增長超過4倍。同時全球對氫能的需求日益增加。國際能源署(IEA)的報告預測,到2050年全球氫能需求量將達5.2億噸/年,占全球終端能源使用總量的13%。1.1.1歐盟氫能發展戰略鑒于歐盟成員國在石油和天然氣資源上的稀缺性,以及風能和太陽能技術的快速進步,歐盟選擇將氫能作為實現能源系統轉型的核心手段,旨在達成歐洲氣候法中規定的2050年碳中和目標。發展氫能不僅有助于確保能源供應的穩定性,也是推動經濟增長向可持續方向轉
7、變的關鍵舉措。歐盟針對氫能產業的發展制定了全面的規劃,并出臺了一系列細化的配套政策,以促進氫能產業化的快速發展。這些政策包括對補貼規則的明確、可再生氫的定義、碳關稅的實施等。歐盟的氫能發展政策特點體現在其長遠的規劃視野、大規模的投資力度、跨領域的合作機制,以及對綠色和可再生氫能技術的特別重視。這些措施旨在推動能源轉型、減少溫室氣體排放,并增強歐盟的能源獨立性。目前歐盟綠氫供給存在明顯缺口,2023年歐洲氫氣總需求量為870萬噸,而當前歐盟的累計氫氣產能僅為為11.3萬噸/年。據歐洲氫能觀察站預測,從2030年到2040年,氫需求將大幅增長127%,從2040年到2050年將繼續增長63%。表.
8、1:歐盟國家的氫能發展規劃路線圖發展階段主要規劃第一階段(2020-2024)在2024年前至少安裝6吉瓦的可再生氫電解裝置,生產100萬噸可再生氫,并擴大電解裝置制造規模至100兆瓦 為滿足短期和中期對低碳氫的需求,將部署碳捕獲、利用和儲存(CCUS)基礎設施,并考慮在后期將氫氣與天然氣混合用于運輸第二階段(2025-2030)到2030年安裝40吉瓦的可再生氫電解裝置,實現2x40吉瓦的電解槽產能,生產1000萬噸可再生氫,進口1000萬噸氫 建設用于運輸和分配氫氣的基礎設施骨干網絡,包括氫燃料補給站網絡以及住宅和商業建筑的供暖網絡,特別是在所謂的“氫谷”擴大氫能國際貿易,特別是與東、南部
9、鄰國合作伙伴。建立一個開放且競爭的氫市場第三階段(2030-2050)可再生氫技術應成熟并大規模部署,以覆蓋所有難以脫碳的領域,其中其他替代方案可能不可行或成本更高 到2050年,氫氣生產將消耗歐盟可再生電力的四分之一,氫氣在能源結構中的比重預計將超過23%氫氣及其衍生的合成燃料將進一步滲透到所有難以減排的領域,如海運、航空和建筑供暖系統。資料來源:歐盟委員會(Hydrogen StrategyEuropean Commission),H2 Plus Data2目前來看,德國、荷蘭、西班牙、英國等國在發展氫能方面走在了歐盟國家的前列。德國致力于能源結構轉型,旨在降低對傳統能源的依賴,構建一個可
10、持續和環保的能源系統。在氫能領域,德國在2020年12月的國家工業戰略2030中強調了綠氫在工業脫碳中的重要性,并發布了國家氫能戰略,目標是到2030年實現10GW的電解能力,計劃投資90億歐元以促進綠氫的生產和應用。2024年6月,德國提出了氫能加速法案,旨在簡化氫能基礎設施的許可程序,降低行政障礙,加速氫能項目的發展。2023年7月,德國更新了國家氫能戰略,計劃到2030年將國內電解氫能力從5GW提升至至少10GW,并預計氫能需求量將達到130TWh,其中50%到70%需進口。為此,德國正在制定進口戰略,并推進“南部氫能走廊”項目,通過意大利和奧地利將北非產氫輸送至德國南部。同時,德國計劃
11、在2027/2028年前改造和新建超過1800公里的氫氣管道,以建立高效的氫能基礎設施。荷蘭正在能源結構上尋求低碳電力與化石燃料之間的平衡。2020年4月,荷蘭發布了國家氫能戰略,目標是到2025年建立50個加氫站、推廣15000輛燃料電池汽車和3000輛重型汽車,電解槽裝機量達到3吉瓦至4吉瓦;到2030年推廣30萬輛燃料電池汽車,電解槽裝機量達到6吉瓦至8吉瓦。2021年4月,荷蘭政府宣布將投資3.38億歐元于綠氫項目,計劃到2025年實現500MW的可再生能源制氫項目。2022年6月,荷蘭推出了國家氫能網絡計劃,旨在開發高效的氫氣儲存和進口系統,確保網絡的穩定供應。荷蘭的目標是到2030
12、年實現年產30萬噸可再生能源制氫,到2050年氫能產業鏈總產值達到100億歐元。作為歐洲第二大工業副產氫(灰氫)生產國,荷蘭年產氫超過900萬噸。預計到2030年,荷蘭將建成氫能運輸網絡,連接德國、比利時等國的主要工業區和海港氫氣進口終端,以及國內的綠氫生產基地和大型儲存設施。西班牙,憑借其在風能等可再生能源領域的豐富資源,已實現能源結構中50.4%的可再生能源發電。政府計劃到2030年將風電裝機增至50GW,光伏裝機增至77GW,并視綠氫為實現2050年碳中和及全可再生能源電力系統的關鍵。2020年10月,西班牙發布氫能路線圖,目標是到2030年建成4GW的可再生能源制氫電解槽產能。2024
13、年9月,西班牙更新2023-2030年國家綜合能源和氣候計劃(PNIEC),將電解槽產能目標提升至12GW,西班牙輸氣系統運營商Enags預測可能達到23.3GW。在交通領域,西班牙計劃至少有150輛公交車、5000輛輕重型卡車采用氫能,開發兩條商業氫燃料火車線路,并在五大機場及交通樞紐安裝氫動力機械,同時建設至少100座加氫站。未來十年,西班牙將投資89億歐元于氫能領域,預計大部分資金來自私營部門。2024年9月,西班牙政府批準將國內綠氫消耗量提高至74%,超過歐盟42%的目標。Enags估計,到2030年氫氣需求量將達到100萬噸/年。英國,歐盟中能源資源豐富的國家之一,正通過政策和立法推
14、動能源效率提升、核能和可再生能源發展,以減少對傳統礦物燃料的依賴并構建低碳經濟。2014年,可再生能源發電量占比達19.2%,超過核電。2021年8月,英國發布英國氫能戰略,目標到2030年在化工、煉油、電力和重型運輸等行業脫碳中發揮氫能的關鍵作用,吸引40億英鎊投資,創造9000多個工作崗位。預計到2050年,英國20%-35%的能源消耗將基于氫,氫能經濟產值達130億英鎊。英國計劃到2030年氫氣產量翻倍至10吉瓦,其中至少一半來自電解制氫;到2050年,低碳氫供應量將達到240-500太瓦時。2023年12月,英國能源安全和凈零排放部發布氫氣生產交付路線圖,規劃到2030年擁有高達10G
15、W的低碳氫產能,其中至少一半來自電解氫,到2025年擁有高達1GW的電解氫和高達1GW的碳捕獲、使用和儲存(CCUS)氫。3全球氫能產業概況及發展前景表.2:歐盟四國的主要氫能發展目標和規劃國家相關政策氫能發展目標或規劃德國國家氫能戰略(2023/7)到2030年將國內電解氫能力從5吉瓦提升至至少10吉瓦,并預計氫能需求量將達到130太瓦時,其中50%到70%需進口荷蘭國家氫能戰略(2020/4)到2025年建立50個加氫站、推廣15000輛燃料電池汽車和3000輛重型汽車,電解槽裝機量達到3吉瓦至4吉瓦到2030年推廣30萬輛燃料電池汽車,電解槽裝機量達到6吉瓦至8吉瓦西班牙氫能路線圖(20
16、20/10)規劃到2024年電解槽裝機容量達到300到600兆瓦,到2030年達到4吉瓦國家能源和氣候綜合計劃(PNIEC)(2023/7)規劃2030年電解槽裝機容量為12GW,工業領域74%的氫消費將轉化為綠氫英國英國氫能戰略(2021/8)規劃到2030年氫氣產量翻倍至10吉瓦,其中至少一半來自電解制氫到2050年,低碳氫供應量將達到240-500太瓦時,英國20%-35%的能源消耗將基于氫氫氣生產交付路線圖(2023/12)規劃到2030年擁有高達10GW的低碳氫產能,其中至少一半來自電解氫,到2025年擁有高達1GW的電解氫和高達1GW的碳捕獲、使用和儲存(CCUS)氫。資料來源:公
17、開資料,H2 Plus Data歐洲氫能產業目前正快速增長,得益于政策扶持、技術進步和市場需求的共同推動,氫能在歐洲能源體系中的作用日益凸顯。隨著法規的助力和綠氫項目的持續推進,歐洲氫能項目的發展前景十分樂觀。1.1.2北美氫能發展戰略北美因其豐富的風能和太陽能資源,在氫能領域具有顯著的自然和能源優勢,特別是在電解水制氫方面。面對龐大的能源需求,美國和加拿大的氫能市場展現出強勁的增長勢頭。兩國都在積極推動氫能產業,但各有側重:美國致力于氫能技術的創新和全球競爭力,力求在全球氫能技術領域取得領先地位;而加拿大則利用其自然資源和科技優勢,專注于“藍氫”和“綠氫”的規?;a,以增強其在國際市場上的
18、競爭力。美國在氫能產業的發展上采取了積極的策略,并在產業鏈各環節進行了戰略布局。2002年,美國發布了國家氫能路線圖,明確了氫能發展的方向和技術路徑。2004年,美國啟動了“氫能行動計劃”,推動氫能技術的研究與應用。政策上,美國通過貸款擔保、稅收優惠和研發資金等激勵措施,促進氫能技術研究,并建立了多個研究中心和示范項目。2022年8月,美國通過通脹削減法案(IRA法案),為清潔氫生產提供稅收抵免,每公斤氫氣最高可抵免3美元。同年9月,美國能源部發布國家清潔戰略與路線圖,目標成為綠色制氫領導者,并在多個領域布局。2023年6月,美國更新美國清潔氫能戰略路線圖,規劃到2030年實現電解槽成本降至3
19、00美元/千瓦,運行壽命8萬小時,效率65%,氫氣價格降至1-2美元/千克;輸配成本降至2-5美元/千克;固體氧化物燃料電池系統成本降至900美元/千瓦,運行壽命4萬小時。到2030年美國清潔氫產量將從當前幾乎為零增至1000萬噸/年,到2040年、2050年分別增至2000萬噸/年和5000萬噸/年。部署清潔氫能將使美國在2050年的碳排放量比2005年減少約10%。美國規劃從2027年開始出口清潔氫,在2030年成為最大出口國之一。4表.3:美國國家清潔氫能戰略和路線圖具體內容發展階段主要規劃第一階段(2022-2023)至少確定3個有望實現氫能攻關計劃目標的途徑;高溫電解槽測試時間達到1
20、萬小時;至少確定3個生命周期碳排放評估方法;超過兩份有條件的貸款計劃協議重卡加氫速度10千克/分鐘;與現行標準(2016年)相比,液氫加氫站占地面積減少40%;與2018年相比,氫能基礎設施密封和金屬耐久性提高50%;高壓壓縮機和低溫泵流量400千克/小時;氫氣流量計在20千克/分鐘流量時精度優于5%重卡燃料電池成本170美元/千瓦(當前基準為200美元千瓦);公交車燃料電池耐久性1.8萬小時;超過1.5兆瓦燃料電池用于數據中心電源;1兆瓦規模的電解槽和船用燃料電池;15輛燃料電池卡車在貧困社區運營;超過1個集成氫能制氨示范項目第二階段(2024-2028)超過10個可再生能源、核能、配備碳捕
21、集與封存(CCS)的化石燃料/廢物制氫示范項目;到2026年電解制綠氫規?;杀具_到2美元/千克;低溫電解槽效率51千瓦時/千克,壽命8萬小時,成本250美元/千瓦;高溫電解槽效44千瓦時/千克,壽命6萬小時,成本300美元/千瓦;20兆瓦核能用于電解制氫供熱氫氣液化效率7千瓦時/小時;高壓儲氫罐碳纖維成本比2020年減少50%;燃料電池膜電極組件中膜/離聚物材料回收率達到50%,鉑族金屬回收率超過95%;電解槽產能超過3吉瓦重卡燃料電池成本140美元/千瓦;與當前基準(2020年)相比減少50%的鉑族金屬用量;氫還原煉鐵規模1噸/周,進而達到5000噸/天;純氫燃氣輪機NOX排放濃度9 pp
22、m,選擇性催化還原后排放濃度2 ppm;完成3個燃料電池超級重卡項目;在部落部署超過2個試點項目;4份社區福利協議;超過4個區域氫中心,多樣化資源應用第三階段(2029-2036)通過多樣化生產實現綠氫產量1000萬噸/年,綠氫成本1美元/千克;低溫電解槽效率46千瓦時/千克,壽命8萬小時,成本100美元/千瓦;高溫電解槽保持或改進效率,壽命8萬小時,成本200美元/千瓦氫氣規?;杀?美元/千克(包括生產、輸運和加氫站加氫環節);燃料電池膜電極組件中膜/離聚物材料回收率達到70%,鉑族金屬回收率超過99%;超過3條經驗證的減排途徑,同時滿足能源和環境正義。重型卡車燃料電池成本達到80美元
23、/千瓦;固定式燃料電池成本900美元/千瓦,耐久性4萬小時;超過4個規?;慕K端應用示范項目(如氫冶金、制氨、儲氫);超過1000萬噸/年的清潔氫用于戰略性市場資料來源:美國能源部(U.S.National Clean Hydrogen Strategy and Roadmap),H2 Plus Data加拿大是全球能源最豐富的國家之一,傳統能源豐富,能源行業產出約占其國內生產總值(GDP)的11.8%。作為能源大國,加拿大之所以逐步減少本國豐富的傳統能源使用,轉而發展氫能,旨在全方位擴大氫能市場,使加拿大長期受益于氫經濟。加拿大聯邦政府在氫能發展方面的戰略規劃和目標主要體現在2020年12月
24、發布的加拿大氫能戰略中。這份戰略規劃了加拿大氫能產業的三個階段發展路徑,包括奠基階段(2020-2025年)、增長和多樣化階段(2025-2030年)以及市場快速擴張階段(2030-2050年)。在奠基階段,加拿大將側重于規劃和開發新的氫供應和分配基礎設施,以支持成熟應用的早期部署,同時支持新興應用的示范。中期階段將實現氫能行業的增長和多樣化,而長期階段則著重于氫能市場的快速擴張。加拿大于2022年7月發布的清潔燃料法規(CFR),要求到2030年,化石燃料運輸燃料的碳強度比2016年降低15%。2022年11月,加拿大公布清潔氫投資稅收抵免政策(CHITC)。這項政策自2023年3月起生效,
25、并計劃在2035年逐步取消。CHITC適用于所有獲批生產氫氣的項目,提供從項目成本的15%到40%不等的稅收抵免。對于將清潔氫轉化為氨的設備,抵免率特別設定為15%。這一政策旨在促進清潔氫能項目的投資,預計到2035年,CHITC將為氫能行業提供高達128億美元的稅收激勵支持。加拿大利用其豐富的油砂和天然氣儲備、石油基礎設施,采取多種途徑生產氫能,包括電解制氫、化石燃料制氫和生物質制氫等。預計到2050年加拿大氫能產量將增加至2020年的7倍,每年生產超過2000萬噸的低碳??笨耸≌诮ㄔO世界上最大的氫氣生產設施,該設施2028年建成后將達到7萬噸綠氫的年產能。截至2024年5月,5全球氫能
26、產業概況及發展前景加拿大部署低碳氫生產能力達到3450噸/年,已公布氫能項目達到80個,總投資超過1000億加元,已參與12項國際氫能產業協議的制定,發布6項省級氫能戰略。在氫能應用方面,已發布22項氫能行業標準,部署加氫站21座,為近6000戶家庭提供摻氫天然氣燃料服務。表.4:美國和加拿大的主要氫能發展目標和規劃國家相關政策氫能發展目標或規劃美國國家清潔氫能戰略和路線圖(2023/6)到2030年,美國清潔氫產量將從當前幾乎為零增至1000萬噸/年,到2040年、2050年分別增至2000萬噸/年和5000萬噸/年 美國在2050年的碳排放量比2005年減少約10%明確清潔氫能的戰略性地位
27、及高影響力用途,降低清潔氫能成本,以及努力解決關鍵材料和供應鏈的脆弱性加拿大加拿大氫能戰略(2020/12)到2050年成為全球三大清潔氫生產國之一,國內供應量超過2000萬噸/年,終端價格達1.12.5美元/kg,二氧化碳減排量達1.9億噸/年資料來源:公開資料,H2 Plus Data1.1.3南美氫能發展戰略南美洲因其獨特的地理優勢和豐富的自然資源,在能源轉型中扮演關鍵角色。該地區不僅油氣資源豐富,而且在水力、風能和太陽能方面擁有巨大潛力。智利北部的阿塔卡馬沙漠擁有高太陽輻射,為綠氫生產提供了條件;阿根廷計劃到本世紀中葉實現500萬噸的綠氫年產能。哥倫比亞則因其可再生能源潛力和戰略位置,
28、成為南美綠氫生產和出口的有力競爭者。面對工業脫碳和氣候目標的挑戰,巴西、阿根廷、哥倫比亞和智利這些南美主要經濟體,其碳排放主要來自難以減排的行業,如鋼鐵、石油和化肥生產,這些行業對氫的需求為氫能發展提供了動力。目前,這四個國家都在積極探索本地制氫和就近消費的模式,并已制定國家級氫產業戰略,目標是在短期內實現脫碳,長期成為全球主要的氫能供應國。巴西總能源消耗的近一半都源自可再生能源,2023年可再生能源發電量占比更是高達93%。巴西政府很早就意識到電氣化的局限性和相關難減排產業對國民經濟的重要性,因此提前布局,在積極探索低碳氫解決方案和相關產業脫碳的同時,希望通過出口來獲取穩定的收入。巴西自20
29、18年起表現出對氫能發展的興趣,通過可再生能源和生物燃料科學技術與創新計劃強調了利用可再生資源生產綠氫的潛力。2020年的2050國家能源計劃將氫能技術定位為低碳經濟轉型的基礎,目標是到2050年減少60%的二氧化碳排放。2021年7月,巴西發布國家氫計劃指南,旨在發展國內氫能市場并融入國際市場,2023年8月發布2023-2025國家三年氫能工作計劃設定了具體目標,包括推廣低排放氫能生產示范工廠、每年通過海上風電生產3.5億噸綠色氫氣、到2030年成為全球低排放氫生產成本最低的國家,到2035年建立低排放氫樞紐。2024年,巴西總統簽署了確立低碳氫法律框架的法律,并批準了為清潔氫氣生產者提供
30、183億雷亞爾稅收抵免的法律,同時政府宣布投入約60億雷亞爾支持清潔氫能源項目,與氣候投資基金合作推動工業脫碳,這些投資總額超過300億美元。有分析師估算,巴西憑借廣泛和多樣化的可再生能源,到21世紀中葉,或有潛力每年生產高達1.2億噸的綠氫。據伍德麥肯茲2021年的估算,到2040年,巴西綠氫潛在需求介于720萬900萬噸。阿根廷于2023年9月發布的國家氫經濟發展戰略中設定從零開始快速發展綠氫的目標,以便到21世紀中葉達到500萬噸的年產能。要實現這一產量水平,阿根廷需要在現有的16.4吉瓦產能基礎上安裝至少30吉瓦的電解槽,以及增加55吉瓦的可再生能源(主要是風能和太陽能)發電裝機容量。
31、此外,阿根廷生產綠氫的近80%,相當于每年400萬噸,將專門用于出口。據中國石化石油勘探開發研究院預測,2030年開始,阿根廷對低排放氫的消6費量將持續增長,到2035年達到10萬噸/年,到2045年達到50萬噸/年,到2050年達到100萬噸/年。這些需求中至少有一部分需通過本地生產藍氫來滿足。哥倫比亞可再生能源資源非常豐富,再加上優越的戰略地理位置(臨近巴拿馬運河)和務實的政府,被稱為南美最有前途的綠氫生產國和出口國之一。哥倫比亞在其2021年發布的國家氫路線圖中設定了目標,即到2030年至少安裝1吉瓦的電解裝置,并生產至少5萬噸藍色氫。該路線圖還預測,利用風能生產的綠色氫將具有很高的成本
32、效益,預計到2030年,其生產成本可以降至每公斤1.7美元,而到2050年可能進一步降至每公斤1.1美元。智利風光資源稟賦優越,智利2020年發布的國家綠氫戰略顯示,將僅專注于綠氫生產,主要通過風能和太陽能發電制取綠氫。智利能源部估計,未來將建設太陽能發電裝機容量2071吉瓦,陸上風電裝機容量79吉瓦??傮w來看,智利的可再生能源潛力較國內當前需求高出7085倍。國際能源署2019年發布報告稱,智利擁有優質的可再生能源,疊加未來太陽能和風能技術成本的不斷下降,智利北部和南部地區將成為世界上最具吸引力的可再生氫氣生產基地之一,預計到2030年智利的制氫成本將為2.53.5美元/千克。智利最好的太陽
33、能資源也在北部地區,特別是靠近阿塔卡馬沙漠的地帶,太陽輻射水平是全世界最高,為綠氫生產提供了保證。此外,智利南北綿延4000多公里,非常適合發展陸上風電,尤其是智利南部地區。表.5:南美四國的主要氫能發展目標和規劃國家相關政策氫能發展目標或規劃巴西2023-2025國家三年氫能工作計劃(2023/8)到2025年在全國范圍內推廣低排放氫能生產示范工廠。到2030年成為全球低排放氫生產成本最低的國家。建立低排放氫樞紐。每年通過海上風電生產3.5億噸綠色氫氣 對綠色氫氣公司的稅收優惠,并將用于氫能的研究經費從2020年的2900萬雷亞爾增加到2025年的2億雷亞爾(約合4000萬美元)阿根廷國家氫
34、經濟發展戰略(2023/9)從零開始快速發展綠氫,21世紀中葉達到500萬噸的年產能哥倫比亞國家氫路線圖(2021/8)到2030年在輕型車輛和重型車輛中采用低排放氫 到2030年,哥倫比亞計劃安裝至少1GW的電解槽,并實現至少5萬噸藍氫的產量,以每公斤1.7美元的成本生產綠氫 到2050年,哥倫比亞北加勒比地區風能產生的綠氫成本將降至1.5美元/公斤智利國家綠氫戰略(2020/11)到2025年開發5GW的電解能力 到2030年生產世界上最便宜的綠氫,目標價格低于每公斤1.5美元 到2040年成為世界三大氫出口國之一資料來源:公開資料,H2 Plus Data1.1.4東亞氫能發展戰略東亞地
35、區作為世界范圍內的能源消耗大區,持續性嚴重依賴進口化石燃料,改善資源短缺和保障能源安全的需求迫切。另一方面,東亞國家全數簽署了巴黎協定,為應對減少碳排放的要求,需要通過可持續的綠色替代能源,推進能源轉型。其中,日本、韓國、中國作為亞洲翹楚,在氫能相關政策的制定、氫能生產以及終端應用方面已走在了全球前列。7全球氫能產業概況及發展前景日本率先將氫能源的發展提升至國家戰略層面,在2017年首次推出了氫能基本戰略,并至2023年進行了策略的更新,該戰略的核心目標是減少氫能源的成本并拓寬其使用范圍,包括但不限于交通、建筑、重工業和石油精煉等關鍵領域,以期實現氫能源社會的構建。日本政府持續投資氫能領域,在
36、2019年的氫氣和燃料電池戰略路線圖中設定了具體的技術規范和成本目標。目標是到2025年氫能汽車數量達到20萬輛,2030年增至80萬輛;加氫站數量分別增至320個和900個。韓國于2018年8月將“氫能經濟”確定為與人工智能、大數據并列的三大創新增長戰略投資領域之一,計劃未來5年投入2.5萬億韓元,同年9月成立氫能推進委員會。2019年1月,韓國政府正式發布氫能經濟發展路線圖,希望以氫燃料電池汽車和燃料電池為核心,把韓國打造成世界最高水平的氫能經濟領先國家。2022年11月,韓國第5屆氫能經濟委員會發布新氫能經濟政策方向,聚焦“擴大規模與范圍”、“強化基礎與制度”、“升級產業與技術”三大發展
37、戰略,發布了多項目標和具體實施方案。中國的氫能產業發展政策從2016年到2024年逐步從支持以燃料電池汽車為主,發展到工業、交通、建筑等多個領域,涵蓋氫能制備、儲運和應用的全產業鏈。2020年9月,習近平總書記發表重要講話,明確中國將力爭于2030年實現碳達峰、2060年實現碳中和,自此應對氣候變化的脫碳愿景成為大規模部署氫能的最重要驅動力。2022年,國家發展和改革委員會與國家能源局聯合印發氫能產業發展中長期規劃(20212035年),明確了氫能的戰略定位是未來國家能源體系的重要組成部分、氫能是用能終端實現綠色低碳轉型的重要載體、氫能產業是戰略性新興產業和未來產業重點發展方向。2025年1月
38、1日起施行的中華人民共和國能源法明確將氫能定義為能源,為氫能未來的廣闊發展奠定了基礎。表.6:日本、韓國、中國的主要氫能發展目標國家相關政策氫能發展目標日本氫能基本展略(修訂版)(2023/6)全面推進氫能汽車、氫能軌道交通網絡和氫能發電、氫能??談恿?、家庭用氫能綜合能源系統等構建。到2030年,氫氣(包含氨)的供應量為300萬噸/年,成本為30日元/Nm,到2050年供應量達2000萬噸/年,成本降至20日元/Nm。到2030年,普及約80萬輛氫燃料電池乘用車,加氫站數量達到1000座,普及300萬臺家用燃料電池熱電聯產系統,燃料電池發電效率從 40-55%提高至 60%。韓國氫能經濟發展路
39、線圖(2019/1)到2040年,累計生產620萬輛氫燃料電池汽車,其中,290萬輛面向韓國國內市場,330萬輛用于出口,包括氫燃料電池轎車、氫燃料電池巴士、氫燃料電池出租車、氫燃料電池卡車。建成1200座加氫站。到2040年,普及發電用氫燃料電池裝置,使其總發電量達到15吉瓦(相當于韓國2018年全年發電總量的7%8%)。到2040年,普及家庭用及建筑用氫燃料電池發電裝置,使其總發電量達到2.1吉瓦。到2040年,使氫氣年供應量達到526萬噸,每公斤價格降至3000韓元(約合人民幣17.7元)。清潔氫能生態系統建設方案(2022/11)旨在創造大規模氫能需求并建立匹配基礎與制度,拓展氫能生態
40、系統。目標是到2030年普及氫能商用汽車3萬臺、液化氫能充電樁70個,到2036年清潔氫能發電比重7.1%。2026年建成綠色氨運輸船、2029年建成液化氫運輸船。世界第一氫能產業戰略(2022/11)旨在培育七大戰略領域并完善監管制度,促進掌握核心技術與實現氫能產業化。目標到2030年掌握先進國家水平技術、世界一流的產品類別10種、氫能專門企業600個。氫能技術未來戰略(2022/11)旨在推動清潔氫能生產技術國產化,并掌握氫能領域超級差距技術。目標水電解技術國產化率100%、掌握液氨技術、氫能移動出行市場達到第一。8國家相關政策氫能發展目標中國氫能產業發展中長期規劃(2021-2035 年
41、)(2022/3)到2025 年,形成較為完善的氫能產業發展制度政策環境,產業創新能力顯著提高,基本掌握核心技術和制造工藝,初步建立較為完整的供應鏈和產業體系。氫能示范應用取得明顯成效,清潔能源制氫及氫能儲運技術取得較大進展,市場競爭力大幅提升,初步建立以工業副產氫和可再生能源制氫就近利用為主的氫能供應體系。燃料電池車輛保有量約5萬輛,部署建設一批加氫站??稍偕茉粗茪淞窟_到10-20萬噸/年,成為新增氫能消費的重要組成部分,實現二氧化碳減排100-200萬噸/年。到2030年,形成較為完備的氫能產業技術創新體系、清潔能源制氫及供應體系,產業布局合理有序,可再生能源制氫廣泛應用,有力支撐碳達峰
42、目標實現。到2035 年,形成氫能產業體系,構建涵蓋交通、儲能、工業等領域的多元氫能應用生態??稍偕茉粗茪湓诮K端能源消費中的比重明顯提升,對能源綠色轉型發展起到重要支撐作用。資料來源:公開資料,H2 Plus Data東亞三國作為世界上擁有巨大清潔氫生產潛力,以及擁有龐大潛在需求和消費能力的地區,在向氫能經濟轉型方面具有廣闊的前景。預計日本、韓國及中國政府會繼續大力支持氫能產業的發展以及前瞻性的商業領域的應用,未來有望在氫能技術研發、綠氫供應和產業鏈的建設方面引領全球發展。1.1.5東南亞氫能發展戰略從自然條件來看,東南亞天然具有發展可再生能源的基礎,大部分國家和地區太陽能年總輻射量大于17
43、50kWh/,屬于國際上太陽能資源最豐富的地區。太陽能以外,水電等可再生能源同樣豐富,因此有充分的氫能開發潛力。同時,東南亞處于全球航運網絡中的關鍵節點,有望在全球氫能貿易鏈條中發揮重要作用。早在2021年,東南亞國家聯盟機構中負責能源領域的獨立政府間組織東盟能源中心就發布報告東盟氫能經濟前景、發展和應用,針對東盟國家嚴重依賴進口能源的問題,將氫能作為解決問題的理想方式,并規劃了三個階段,分步實施。此外,根據國際可再生能源署(IRENA)Renewable Energy Outlook for ASEAN:Towards a regional energy transition(2nd Edi
44、tion)中的預計,到2050年,東盟對零碳氫(即綠氫或使用CCS捕獲二氧化碳排放的藍氫)的需求將超過1100萬噸。表.7:東盟國家的氫能發展規劃路線圖發展階段主要規劃第一階段(2020-2025)擁有化石燃料資源和規?;幕A設施的國家開始生產和出口灰氫,并不斷擴大這些氫能基礎設施第二階段(2026-2030)在擁有灰氫生產能力和基礎設施建成后,利用碳捕獲、利用和儲存技術轉向藍氫的生產和出口第三階段(2030-)不斷降低可再生能源發電成本,使氫能具備競爭力,并使綠氫占據氫能的主導地位資料來源:東盟能源中心(ASEAN Centre for Energy),H2 Plus Data目前來看,泰
45、國、新加坡、馬來西亞、印尼、越南等國在發展氫能方面走在了東盟國家的前列。2020年3月,泰國能源監管委員會(Energy Regulatory Commission)通過了2018-2037年替代能源發展計劃(Alternative Energy Development Plan 2018-2037),將氫氣列入“替代燃料”類別,目標到2036年消耗1萬噸石油當量(約3500噸氫氣)。2024年5月,泰國能源政策和規劃辦公室表示,計劃將氫燃料納入修訂版的電力發展計劃,目標使氫能發電占總電力供應的5%。2022年10月,新加坡政府公布了新加坡國家氫能戰略,指出低碳氫將成為新加坡到2050年實現凈
46、零排放9全球氫能產業概況及發展前景的主要減排技術,同時加強新加坡的能源安全和彈性。具體來看,低碳氫將在電力部門脫碳、減少工業排放和可持續的生產、海事和航空業脫碳等領域起到重要作用。但由于新加坡需要大量進口低碳氫,而氫儲運的關鍵技術尚未形成商業化規模,并且“氫-氨”在終端應用的安全性還有待驗證,新加坡將分階段采用低碳氫,并將密切監測不同氫載體和終端應用的技術發展,相應地進行重大基礎設施投資,以避免資產擱淺和土地占用。如科研進展與國際氫能供應鏈的發展與新加坡政府的預期相符,預計氫能可供應新加坡全國2050年約50%的用電需求。2023年8月,馬來西亞發布國家能源轉型路線圖(NETR),將氫能列為六
47、大能源轉型杠桿之一,到2050年逐步淘汰使用化石燃料重整產生的灰氫作為原料,每年生產250萬噸綠氫,5%的重型汽車使用氫能,并建成3個低碳氫中心。隨后的10月出臺了氫能經濟和技術路線圖(HETR),為氫能產業發展設定了具體目標和行動計劃,包括加強氫能產業投資和研發、打造氫能經濟生態系統和產業鏈等。馬來西亞預測HETR的實施就將產生121億令吉的收入,預計到2030年將為該國的國內生產總值貢獻490610億令吉的貢獻,同時預期到2050年該國將成為亞太地區的主要氫能出口國,并實現高達15%的溫室氣體減排。表.8:馬來西亞氫能經濟和技術路線圖的分階段目標發展階段實施目標第一階段(2022-2030
48、)重點是為國內氫需求建立支柱,啟動向目標國家出口業務第二階段(2031-2040)重點是開發有針對性的商業規模生產和應用,以吸引對商業上可行的項目的進一步投資第三階段(2041-2050)重點是建立一個國內和出口的組合,并擁有來自不同類型氫的健康氫項目流資料來源:氫能經濟和技術路線圖,H2 Plus Data2023年12月,印尼政府發布了國家氫能戰略,目標到2060年實現年產990萬噸氫氣,并分配至工業、交通、電力及家庭用氣網絡。印尼能源和礦產資源部(ESDM)目前正在起草新能源和可再生能源法案(EBET法案),制定綠氫開發商提供激勵和稅收減免的相關政策。其他發展規劃及行業標準,如國家氫和氨
49、路線圖,加氫站勞動安全衛生環境標準等也在制定中。根據印尼國家石油公司旗下的能源公司Pertamina NRE的數據,印尼對當地氫能的需求到2050年將達469TWh。印尼擁有亞太地區第二大天然氣儲量、全球第二大地熱潛力,具備發展藍氫和綠氫的天然條件,憑借靠近日本、韓國和新加坡等主要氫能市場的地理優勢,有望能為氫能領域的重要參與者。2024年2月,越南政府批準了到2030年越南氫能發展戰略和2050年愿景,目標到2030年通過可再生能源和其他碳捕獲技術生產10-50萬噸/年的氫氣,到2050年將該產能提高到1000-2000萬噸/年,形成以可再生能源、新能源、綠色氫能為主的能源產業生態系統,并成
50、為可再生能源及綠色氫能出口國和地區清潔能源產業中心。根據國家戰略,越南希望到2050年提高綠色氫和碳捕獲技術,并建立氫在電力生產、交通運輸(公路、鐵路、水路、航空)、工業生產(鋼鐵、水泥、化工、煉油)以及商業和住宅使用方面的市場。在電力生產方面,越南計劃試點天然氣與氫和煤與氨共燃,以實現2021-2030年國家電力發展計劃(PDP 8)下的燃料轉換目標,并展望到2050年氫能及氫基燃料能占到最終能源需求的10%。10表.9:東南亞五國的主要氫能發展目標和規劃國家相關政策氫能發展目標或規劃泰國2018-2037年替代能源發展計劃(2020/3)將氫氣列入“替代燃料”類別,目標到2036年消耗1萬
51、噸石油當量(約3500噸氫氣)新加坡新加坡國家氫能戰略(2022/10)圍繞五大關鍵點發展低碳氫,實現2050年凈零排放的目標:1)通過“探路者項目”,對處于商業起始階段的先進氫能技術進行實驗2)投資研發,以解決關鍵技術瓶頸3)追求國際合作,以實現低碳氫供應鏈4)進行長期土地和基礎設施規劃5)支持勞動力培訓和更廣泛的氫經濟發展馬來西亞國家能源轉型路線圖(NETR)(2023/8)到2050年逐步淘汰使用化石燃料重整產生的灰氫作為原料,每年生產250萬噸綠氫,5%的重型汽車使用氫能,并建成3個低碳氫中心氫能經濟和技術路線圖(HETR)(2023/10)氫能將成為馬來西亞新能源經濟的基石,在東盟國
52、家中處于領先地位,并建立強大的全球氫能供應鏈,重點是向亞太地區出口氫能馬來西亞將通過能源多樣化實現可持續能源結構,促進氫在儲能中使用和作為CCGT的燃料,從長遠來看,將創造68.2TWh/年的氫需求馬來西亞將投資氫能技術,在移動出行領域建立了更廣泛的生態系統,從長遠來看,將創造30.5TWh/年的氫需求印尼國家氫能戰略(2023/12)目標到2060年實現年產990萬噸氫氣,并分配至工業、交通、電力及家庭用氣網絡越南到2030年越南氫能發展戰略和2050年愿景(2024/2)到2030年通過可再生能源和其他碳捕獲技術生產10-50萬噸/年的氫氣,到2050年將該產能提高到1000-2000萬噸
53、/年資料來源:公開資料,H2 Plus Data就當前整個東盟來看,當地的氫能產業發展還處在起步階段,發展基礎較為薄弱,制氫設備等需要依賴進口。同時,綠氫制造成本高、氫終端應用領域創新不足、儲運技術不完善等問題也仍然存在。東盟各國需要根據實際發展情況,繼續出臺新的國家政策和金融機制,指引當地氫能產業的進一步發展。1.1.6澳洲氫能發展戰略在澳洲,澳大利亞的氫能發展較為突出。近年來,澳大利亞正向清潔能源轉型,煤炭消費量占比從2010年的45%下降至2020年的34%,而可再生能源與天然氣消費量逐年上升,10年CAGR分別為4%和3%,占比分別從2010年的6%和25%上升至2020年的8%和33
54、%。澳大利亞地質局評估,澳大利亞國土面積的11%(約87萬平方公里)可用于借助可再生能源制備氫氣,預測這部分土地可生產全球2050年全部的氫氣需求量。澳大利亞致力于成為綠氫的主要生產國,并積極吸引投資以推動氫能產業。自2018年澳大利亞聯邦科學與工業研究組織(CSIRO)發布國家氫能發展路線圖,預測2030年亞洲對進口氫氣的需求將達到99億澳元以來,澳大利亞在2019年發布了國家氫能戰略,成為全球第三個發布此類戰略的國家。2024年9月,澳大利亞更新了這一戰略,全面覆蓋技術研發、示范項目、資金支持和稅收激勵,目標是到2050年實現年產1500萬噸綠色氫氣,潛在產能達3000萬噸。目前,澳大利亞
55、有100多個潛在項目,投資額在1550億至2030億美元之間,占全球清潔氫11全球氫能產業概況及發展前景項目投資額的近40%。根據IEA的評估,如果進展順利,澳大利亞有望在2030年成為全球最大的氫出口國之一。1.1.7中東北非氫能發展戰略隨著全球能源轉型步伐的加快,多個中東北非國家正積極發展綠色產業,以實現能源轉型、環境保護與經濟增長等多重目標。從自然條件來看,中東北非地區擁有強烈的日照、豐富的風能以及大量無人居住的土地,使其在利用可再生能源生產綠氫方面具有巨大的優勢。另外,由于地理位置的因素,對于處于能源危機中的歐洲而言,中東北非地區也是其重要的清潔能源原產地,兩者近年達成了多項戰略合作。
56、這些因素都促成了當前以阿聯酋、阿曼、沙特阿拉伯、摩洛哥、埃及為首的中東北非五國正大力發展綠氫產業。2021年11月,阿聯酋宣布了氫能領導路線圖,使其成了中東北非地區第一個根據巴黎協定宣布到2050年凈零戰略倡議的國家,計劃到2030年在全球氫及其衍生物市場份額達到25%。2023年7月,阿聯酋正式發布國家氫能戰略,表明低碳氫在未來阿聯酋能源結構改善、經濟結構轉型中將發揮重要的推動作用,目標到2031年每年生產氫氣140萬噸,包括100萬噸綠氫和40萬噸藍氫;到2050年增加至每年生產1500萬噸氫氣,躋身全球十大綠氫生產國之列。2016年,阿曼發布阿曼2040愿景,規劃到2030年可再生能源消
57、費比例達到30%,2040年達到35-39%,并于2021年正式啟動。2022年10月,作為阿曼2040愿景的重要補充,阿曼能源和礦產部發布綠色氫能戰略,目標到2030年每年生產綠氫100-125萬噸,到2040年提高至每年325-375萬噸,到2050年進一步提高至每年750-850萬噸。生產的氫氣將用于滿足國內工業脫碳和國際綠氫需求。阿曼政府估計,為實現這些目標,到2050年需要累計投資1400億美元,另外還需要1900億美元以支持國家的凈零排放戰略。國際能源署(IEA)2023年6月發布的阿曼可再生氫:轉型中的生產者經濟報告認為,到2030年,阿曼生產可再生氫的成本可能降至每千克氫1.6
58、美元,有望成為中東最大的氫出口國、全球第六大氫出口國。沙特阿拉伯同樣于2016年批準了國家轉型計劃2020,提出擺脫對原油的依賴從而實現收入多元化的首要戰略目標,同年發布2030愿景,提出要大力發展天然氣和包括太陽能、核能等在內的新能源。2017年,作為2030愿景的組成部分,國家可再生能源計劃啟動,目標到2030年實現新能源發電裝機58.7GW,構成發電裝機總量的50%,為發展綠氫產業奠定了基礎。2020年,沙特阿拉伯發布國家氫能戰略,目標到2030年氫產量達到290萬噸/年,到2035年進一步提升到400萬噸/年。2021年3月提出的綠色沙特倡議,計劃到2030年實現每年減少2.78億噸碳
59、排放,到2060年實現溫室氣體“凈零排放”,并致力于推動氫能生產鏈本地化,成為全球清潔氫能供應商。摩洛哥于2019年成立了國家氫能委員會,并于2021年1月發布了綠氫路線圖,預計到2030年該國工業、交通、儲能、出口領域對綠色氫能產業及其衍生物的需求將達到13.9-30.1 TWh,到2050年可能提升至153.9-307 TWh。摩洛哥目標到2030年綠色氫能及其衍生物的市場規模占到全球需求的4%,并優先向歐洲出口。綠氫在其國內的用途包括用作化肥生產的原材料(原料)、運輸燃料(貨運、公共 交通、航空)和儲能。2022年11月,埃及作為聯合國氣候變化框架公約第27次締約方會議(COP27)的東
60、道主,宣布了與歐洲復興開發銀行(EBRD)合作編寫的埃及國家綠氫戰略,提出埃及致力于成為全球綠氫樞紐,到2040年將綠氫產量提高到占世界總產量的8%。新戰略將使綠氫能到2025年為埃及GDP貢獻180億美元,屆時,埃及綠氫的生產成本將為2.7美元/公斤,到2050年將大幅削減至更具競爭力的1.7美元/公斤。同期還發布了歐盟-埃及可再生氫能伙伴關系聯合聲明,并與多國簽署了十余份在蘇伊士運河經濟區(SCZone)建設綠氫工廠的諒解備忘錄。12此外,歐洲正在建造南部氫能走廊SoutH2 Corridor。作為歐洲氫能骨干EuropeanHydrogen Backbone的一部分,其起始于北非,經過意
61、大利、奧地利、德國,計劃將地中海南部地區生產的綠氫輸往歐洲。該輸氫管道項目預計長3300公里,每年可確保至少400萬噸氫氣運抵歐洲,滿足歐盟2030年氫氣進口目標的40%,最早將在2030年前投運。另一方面,歐洲工程設計、咨詢和咨詢領域的領袖企業AFRY和檢驗、認證和咨詢工程領域的跨國公司RINA正聯合研究海灣至歐洲的氫氣管道連接卡塔爾、沙特阿拉伯、埃及并穿越地中海到達歐洲的氫氣管道概念。連接中東北非到歐洲的輸氫管道的建設,也將有利于中東北非地區氫能產業的長遠發展。表.10:中東北非五國的主要氫能發展目標國家相關政策氫能發展目標阿聯酋國家氫能戰略(2023/7)2031年每年生產氫氣140萬噸
62、,包括100萬噸綠氫和40萬噸藍氫;到2050年增加至每年生產1500萬噸氫氣阿曼綠色氫能戰略(2022/10)2030年每年生產綠氫100-125萬噸,到2040年提高至每年325-375萬噸,到2050年進一步提高至每年750-850萬噸沙特阿拉伯國家氫能戰略(2020)2030年氫產量達到290萬噸/年,到2035年進一步提升到400萬噸/年摩洛哥綠氫路線圖(2021/1)到2030年工業、交通、儲能、出口領域對綠色氫能產業及其衍生物的需求將達到13.9-30.1 TWh,到2050年可能提升至153.9-307 TWh。摩洛哥目標到2030年綠色氫能及其衍生物的市場規模占到全球需求的4
63、%埃及埃及國家綠氫戰略(2022/11)致力于成為全球綠氫樞紐,到2040年將綠氫產量提高到占世界總產量的8%資料來源:公開資料,H2 Plus Data中東北非地區發展氫能面臨不少現實挑戰。一是技術和人才方面仍存在短板,氫能研發和生產水平亟待提高,二是配套基礎設施有待完善。此外,非洲地區由于缺乏資金,到2050年將需要4,500億至9,000億美元投資來打造當地的氫能經濟,非常依賴國際社會的大量參與和支持。1.2全球水電解制氫用電解槽的出貨量及未來展望(2024-2030)得益于各國政府氫能政策的支持和企業對綠色能源轉型發展的重視,再加上新進入者的持續涌現,電解水設備市場保持極快的增長速度。
64、根據國際能源署及弗若斯特沙利文的統計,2018年-2023年期間,全球電解槽出貨量從140MW增長至1908.2MW,復合增長率達到68.6%,其中堿性電解槽出貨量從114.8MW增長至1412.1MW,復合增長率為65.2%,PEM電解槽出貨量從25.2MW增長至496.1MW,復合增長率達到81.5%。隨著全球各國電解水制氫產能建設加速,全球電解槽出貨量或將繼續保持快速增長,預計到2030年全球電解槽出貨量將達到102534.1MW,其中堿性電解槽出貨量將達到62736.2MW,PEM電解槽出貨量將達到39797.9MW。13全球氫能產業概況及發展前景圖.1:全球電解槽出貨量(MW)?資料
65、來源:國際能源署、弗若斯特沙利文、H2 Plus Data1.3全球及主要地區燃料電池汽車銷量規模及未來展望(2024-2030)2023年是全球各大經濟體正式走出新冠疫情的第一年,世界經濟開始從疫情和烏克蘭危機的陰影中逐漸恢復。然而,全球氫燃料電池汽車的銷量未能與經濟恢復共振,反而出現大幅下滑。除中國以外,其他主要國家和地區的氫車銷量均出現不同程度的下跌。其中,韓國市場全球氫燃料電池汽車銷量一改往年增長勢頭,銷量直接減半。圖.2:2014-2023年全球主要國家氫車銷量(輛)?數據來源:中國機動車上險數據,韓國國土交通部,日本自動車販賣協會聯合會,德國聯邦交通局,加州燃料電池合作伙伴組織,H
66、2 Plus Data2023年,全球主要國家氫車銷量合計為15,952臺,同比減少18.5%。按國別來看,韓國市場在2022年達到銷量破萬之后,于2023年踩下“急剎車”,全年僅售出氫車4,635臺,同比銳減55%,大幅拖累當年全球氫車銷量。主要原因為:1)韓國政府于2023年年中將氫燃料電池乘用車補貼從3,600億韓元(約人民幣19.5億元)大幅下調至2025億韓元(約人民幣11億元);2)韓國最大的加氫站運營商Hydrogen Energy Network宣布對氫氣加價34%,由9,794韓元/kg(約人民幣53元)提升至13,112韓元/kg(約人民幣71元)。上述兩大不利因素使得氫車
67、持有和駕駛成本飆升,消費者更傾向于購買同等級別的電車和油車。14表.11:NEXO、現代IONIQ、大眾.Arteon.每公里費用情況車型每公里費用(韓元)每公里費用(人民幣)NEXO1240.67現代IONIQ(電車)700.38大眾Arteon(燃油車)980.53資料來源:Hydrogen Insight,H2 Plus Data另一方面,韓國政府宣布將2024年氫燃料電池巴士的補貼增加到3400億韓元(約人民幣18.4億元),與2023年相比翻倍。韓國政府官員表示表示此舉旨在新增1,500臺氫燃料電池巴士的投放??梢钥闯?,韓國政府推廣氫車的重心已開始從乘用車轉向商用車領域。中國銷量大幅
68、提升53%,達到7,654臺;美國市場相對穩定,全年銷量2,978臺,同比微增10%;日本和德國氫車市場則持續萎縮,分別僅售出422臺和263臺,同比分別減少50%和67%。從近2年的復合增長率來看,僅有中國市場實現了正增長,2年CAGR高達102%,也印證了中國政府支持氫燃料電池汽車發展的決心,以及氫燃料電池技術在商用車端應用的可行性。圖.3:2023年全球主要國家氫車銷量增長率?資料來源:中國機動車上險數據,韓國國土交通部,日本自動車販賣協會聯合會,德國聯邦交通局,加州燃料電池合作伙伴組織,H2 Plus Data未來隨著各國氫能戰略的陸續推進,燃料電池技術、儲運技術進步,加氫站基礎設施陸
69、續完善,全球燃料電池汽車銷量將不斷增長。香橙會研究院基于2024年各主要國家已公示燃料電池汽車銷量及各國燃料電池汽車推廣規劃進行預測,2024年日本、美國、中國、韓國、德國的氫車銷量將分別達919輛、497輛、11271輛、3511輛、305輛,全球的氫車銷量將達16502輛;2030年日本、美國、中國、韓國、德國的氫車銷量將分別達419935輛、611493輛、614654輛、88913輛、119758輛,全球的氫車銷量將達1854753輛。15全球氫能產業概況及發展前景圖.4:2024-2030年全球主要國家氫車銷量預測(輛)?資料來源:H2 Plus Data(2024 年日本、美國、中
70、國、韓國、德國預測值分別按 117%、-83.3%、47.3%、-24.3%、15.9%的同比增速進行測算,2025-2030 年日本、美國、中國、韓國、德國預測值分別按 177.6%、227.3%、94.7%、71.4%、170.6%的復合增長率進行測算。)從全球氫車保有量來看,截止2023年12月31日,全球已累計投放氫車84,630臺,同比增長23.2%。其中,韓國氫車保有量達34,258臺,占比40.5%,同比減少2.7個百分點,但仍然位居全球第一;中國保有量為21,150臺,占比25%,同比提升5.3個百分點,位列第二;美國保有量為17,957臺,占比21.2%,占比微降0.6個百分
71、點。日本8,904臺,占比10.5%,同比降低1.8個百分點;而德國僅累計投放2,361臺,占比2.8%,同比微降0.3個百分點。圖.5:2023年全球主要國家氫車保有量(輛)?資料來源:中國機動車上險數據,韓國國土交通部,日本自動車販賣協會聯合會,德國聯邦交通局,加州燃料電池合作伙伴組織,H2 Plus Data根據香橙會研究院及國泰君安證券預測,2024年日本、美國、中國、韓國、德國的氫車保有量將分別達9823輛、18454輛、32421輛、37769輛、2666輛,全球的氫車保有量將達101,132輛;2030年日本、美國、中國、韓國、德國的氫車保有量將分別達806972輛、121693
72、2輛、1220268輛、303161輛、228629輛,全球的氫車保有量將達3,775,962輛。16圖.6:2024-2030年全球主要國家氫車保有量預測(輛)?資料來源:H2 Plus Data17氫能產業中催化劑的應用及技術發展概況2、.氫能產業中催化劑的應用及技術發展概況2.1氫能催化劑反應原理及技術發展趨勢2.1.1PEM 電解槽催化劑反應原理及技術發展趨勢電解水催化劑是電解槽中陰極和陽極的核心功能部分,是水電分解產生氫氣或氧氣的直接部位,起著提高電解槽的產氫速率、降低產氫能耗、保證電解槽運行穩定性等作用。在質子交換膜電解槽中發生的反應與燃料電池為互逆反應,主要涉及陽極的析氧反應(O
73、ER)和陰極的析氫反應(HER)。陽極:2H2O4H+O2+4e_(四電子轉移,緩慢動力學過程)陰極:2H+2e_H2(兩電子轉移,快速動力學過程)根據各種金屬的HER火山圖所示。Pt處于火山圖頂峰,是活性最好的HER電催化劑,并且在酸性環境中也表現出優異的穩定性,碳負載 Pt 納米顆粒(Pt/C)是目前最廣泛應用于PEM電解槽的HER催化劑。圖.7:不同金屬的HER火山圖資料來源:Prediction of Enhanced Catalytic Activity for Hydrogen Evolution Reaction in Janus Transition Metal Dichalc
74、ogenides,H2 Plus Data陽極發生四電子轉移,與只發生兩電子轉移的陰極析氫反應相比需要更高的過電勢,對水電解過程整體效率的影響更大。因此,有必要獲得能夠降低動力學勢壘的高效OER催化劑。鉑族貴金屬具有高活性和良好的選擇性,并且可以在惡劣的環境中穩定發揮作用。對于酸性水氧化,催化劑活性與含氧中間體結合能差之間的關系形成火山趨勢,如圖8所示,通過調節中間體在催化劑表面的結合強度可以優化反應活性。貴金屬氧化物的OER活性隨著它們的親氧性而增加,遵循RuIrRhPdPtAu,而結構耐久性則依次為PdPtRhIrAuRu。Ir基和Ru基氧化物表現出最好的性能,但RuO2在酸性環境中容易被
75、氧化溶解失活,穩定性較差,故選取IrO2作為催化劑。18圖.8:不同金屬氧化物的OER火山圖資料來源:Recent Progress in Electrocatalysts for Acidic Water Oxidation,H2 Plus Data目前二氧化銥的制備方法包括化學沉淀法、凝膠法、熱分解Admas法、多元醇法、電化學氧化、濺射等方法。傳統方法主要是將銥粉在空氣或氧氣中加熱至1000生成二氧化銥,或是向銥鹽中加入堿,得到 Ir(OH)4后將其加熱或氧化反應生成二氧化銥。PEM電解槽的陽極電催化劑主要分為Ir、Ru等貴金屬/氧化物及其二元、三元合金/混合氧化物,和以鈦材料為載體的負
76、載型催化劑。以IrO2催化劑為主流。陰極PEM制氫催化劑與燃料電池催化劑同為鉑碳催化劑,但工作環境不同,前者親水疏氣,后者親氣疏水。部分企業直接采購燃料電池催化劑用作陰極催化劑,也有企業開發了配比載量不同的制氫陰極催化劑。表.12:PEM電解槽催化劑的主要分類主要分類具體分類主要成分優勢研究方向陽極用銥基Ir、IrO2(主流)析氧反應活性略低于RuO2,但具有更高的耐腐蝕性、穩定性減少貴金屬用量、提高催化活性、穩定性釕基Ru、RuO2析氧反應的活性最強、價格相對低廉合金型Ir、Ru、Ta、Sn、Ti等其他二元或多金屬的金紅石氧化物高活性、高穩定性載體催化劑TiO2、TiC、TaC、SnO2、I
77、TO、FTO、ATO等已被作為OER的抗氧化載體,與銥基,如催化劑結合使用IrRuOx/TiO2、Ir/TiC、IrO2-ITO等催化劑防止碳紙氧化、高活性、化學穩定性陰極用鉑基Pt、Pt/C(主流)析氫反應活性強,在酸性PEM環境中具有高耐腐蝕性鈀基Pd、Pd/C耐腐蝕性強,成本相對較低非金屬硫化物、磷化物、碳化物和硝酸鹽等無機物降低貴金屬用量資料來源:公開資料、H2 Plus Data19氫能產業中催化劑的應用及技術發展概況目前PEM電解水制氫陰極催化劑主流應用鉑載量約60%-75%,陽極催化劑主流應用銥載量為70%-80%。在技術發展方向上,為了提高PEM電解水制氫技術在商業應用中的競爭
78、力,催化劑的發展趨勢主要集中在開發低銥催化劑以提高催化劑的活性和穩定性,并降低成本。研究人員正在從三個方向探索:制造Ir和Ru的二元或多金屬氧化物,以提高穩定性、內在活性或稀釋貴金屬含量;使用高表面積的載體來分散活性催化劑,以減少負載;使用替代的制備方法和催化劑結構,如核-殼型結構和薄膜來減少高成本催化劑的負載。為了減少PEM電解槽中陰極PGM催化劑的用量,也在探索諸如硫化物、磷化物、碳化物和硝酸鹽等非貴重無機替代品作為HER催化劑。2.1.2PEM 燃料電池催化劑反應原理及技術發展趨勢燃料電池催化劑位于質子交換膜的兩側,主要由碳載體和鉑或鉑合金組成,用于降低電極反應的活化能,促進氫、氧在電極
79、上的氧化還原過程,提高反應速率,提高電池輸出電壓和電流密度,是決定膜電極乃至電堆性能和成本最關鍵的因素。在燃料電池電極反應中,主要涉及陽極的氫氧化(HOR)和陰極的氧還原(ORR)。陽極:H22H+2e-(兩電子轉移快速動力學過程)陰極:O2+4H+4e-2H2O(四電子轉移,緩慢動力學過程)陽極的電化學反應過程很快,陰極的反應過程緩慢,由于陰極ORR反應速率比陽極HOR反應低6個數量級,因此總反應的反應速率取決于陰極,陰極催化劑用量約是陽極的8倍。根據HOR和ORR的火山圖,無論是陰極還是陽極,Pt具有良好的電化學活性,是用于催化劑的優選。目前比較常用的陽極是Pt/C,一種將Pt的納米顆粒分
80、散在碳粉載體上的搭載性催化劑,技術成熟。而陰極材料除了Pt/C之外,也能夠以其他二元合金的來做催化,如Pt-Co/C、Pt-Pb/C、Pt-Ni/C。由于燃料電池陰極反應比陽極反應更加復雜,因此陰極催化劑的鉑用量遠高于陽極,降低陰極催化劑鉑用量是產業研究的重點。圖.9:不同金屬的HOR與ORR火山圖資料來源:Catalyst Engineering for Electrochemical Energy Conversion from Water to Water:Water Electrolysis and the Hydrogen Fuel Cell,H2 Plus Data20鉑基催化劑可
81、進一步細分為單原子型和合金型,單原子鉑基催化劑的ORR 活性高,合金型鉑基催化劑和核殼型鉑基催化劑都在原有鉑的基礎上通過添加金屬降低鉑用量并增加利用率,特殊形貌鉑基催化劑主要通過特殊的結構設計降低鉑含量;非鉑系催化劑中,鈀系催化劑和非金屬碳基材料催化劑大大降低成本,金屬氧化物和含過渡金屬氮摻雜碳材料催化劑也具備一定的催化活性。雖然由于對成本低廉的非鉑催化劑的一系列研究開發,絕大多數非鉑催化劑的性能出現大幅度提升,但這類催化劑的ORR活性仍與Pt基催化劑有一定的差距。Pt/C(碳主要作載體用)因其分子吸附和解離行為優異,ORR活性高,仍是當前燃料電池陰極催化劑的主流商用材料。表.13:燃料電池催
82、化劑主要分類及其性能主要分類具體分類主要成分原理優勢研究方向鉑系催化劑單原子鉑基催化劑Pt/C碳作為催化劑的載體,Pt負載其上提高貴金屬利用率,氧還原活性高減少Pt用量、提高催化活性、耐久性合金型鉑基催化劑Pt-Fe/Pt、Pt-Co/Pt添加金屬制備催化劑降低貴金屬用量的同時獲得相對較好的氧還原催化性能核殼型鉑基催化劑Pd-Pt廉價金屬或金屬合金作為核,在核的上面包裹Pt降低貴金屬用量并增加利用率,高活性和穩定性特殊形貌鉑基催化劑Pt-Co-PND、Pt-Ni-GND通過利用表面活性劑修飾Pt原子周圍的官能團,調節了Pt和過渡金屬Ni和Co的合金程度提高氧還原過程中的電催化性能非鉑系催化劑鈀
83、系催化劑Pd為主、Pd-AgNSs、Pd-PbNSs、Pd-AuNSs在所有過渡金屬元素中Pd有最接近Pt的ORR的過電勢低成本、高性能含過渡金屬氮摻雜碳材料催化劑M-N-C摻雜過渡金屬原子與氮分子之間的碳納米材料氮原子摻雜的碳納米材料的成本低、物理化學穩定性高且催化活性較高金屬氧化物催化劑MnO金屬氧化物分子結構很特殊,自身原本就存在正或負離子的缺陷電位,因此可能產生活性中心優異的氧還原催化活性、對硼氫酸根的耐受性高非金屬碳基材料催化劑B、N、P等列雜原子和摻雜碳基催化劑由各種碳基材料組成成本低資料來源:燃料電池鉑系與非鉑系催化劑研究進展、鉑合金燃料電池催化劑的合成與性能研究,H2 Plus
84、 Data溶液法是催化劑的主流量產方式。Pt/C 催化劑制備方法主要有浸漬攪拌法、溶液法(多元醇法、油胺法)、BaOH4法等。其中浸漬還原法和BaOH4 法生產工藝簡單,但浸漬還原法得到的催化劑,金屬納米粒子的粒徑分布較寬、分散性較差,影響催化劑的活性。BaOH4法所得催化劑的批次均一性同樣較難控制。溶液法制備過程簡單、對設備要求低、重復性高,因此適用于量產制備催化劑。21氫能產業中催化劑的應用及技術發展概況圖.10:氫燃料電池鉑基催化劑的主要制備方式?資料來源:燃料電池用催化劑和微孔層的構筑及性能研究、質子交換膜燃料電池 t/催化劑材料制備研究,H2 Plus Data目前燃料電池鉑碳催化劑
85、鉑載量一般在20%以上,以50%鉑載量為主流,要求鉑納米顆粒粒徑在2-5nm、粒徑分布窄、在碳上分散均勻,不含有害雜質如(Cl)。在技術發展方向,科研機構及企業通過采用新型碳載體、Pt納米結構、精確控制Pt基合金的合成、非貴金屬催化劑等方式,改善催化劑的性能并取得較大進展,整體來看主要包括提升催化劑的活性和耐久性及對鉑的替代。2.2全球主流氫能催化劑企業產品情況歐美及日本的氫能催化劑產業發展較成熟,代表企業包括田中貴金屬(Tanaka)、莊信萬豐(Johnson Matthey)、優美科(Umicore)、賀利氏(Heraeus)、日清坊株式會社(Nisshinbo)、科特拉(Cataler)
86、、Pajarito Powder、3M等。中國市場以進口催化劑為主,國產催化劑占有比例逐年顯著提升,已形成與進口催化劑全方位競爭的格局。例如濟平新能源、中科科創、擎動科技、唐鋒能源、氫電中科等企業已初步具備了氫能催化劑的國產化與批量供貨能力。2.2.1田中貴金屬田中貴金屬集團于1885年在日本創立,以貴金屬為核心,一百多年來在日本國內外進行工業用貴金屬制品以及用于寶石飾品及資產的貴金屬商品的制造和銷售。與氫能利用的相關領域中,集團下屬的田中貴金屬工業株式會社負責各類貴金屬催化劑產品的研發、制造,主要為市場提供制氫、提純、氫能利用的相關產品以及相關貴金屬的循環回收利用。公司的燃料電池用催化劑產品
87、包括鉑碳催化劑、鉑合金催化劑、鉑釕催化劑,當前已廣泛應用于該行業。同時也在開發用于PEM電解槽電極的高活性、高耐久性的貴金屬催化劑。主要客戶有本田、億華22通、捷氫科技、重塑能源、國鴻氫能等。(1)鉑催化劑標準品田中貴金屬使用在多種碳載體上高分散負載Pt的技術,開發了能最大限度發揮Pt催化劑性能的品種、能抑制在燃料電池運行時負荷波動導致Pt溶出的品種、能提高高電位耐久性的品種等多種產品,成為當前的標準催化劑。表.14:田中貴金屬鉑催化劑標準品品號Pt 載體量(wt)碳載體TEC10E40E40高比表面積碳TEC10E50E50TEC10E60TPM60TEC10E70TPM70TEC10V30
88、E30VULCAN XC72TEC10V40E40TEC10V50E50資料來源:田中貴金屬官網,H2 Plus Data(2)鉑合金催化劑標準品田中貴金屬通過優化合金催化劑負載工藝,提高催化劑活性/分散性,開發出具有高氧還原活性的PtCo催化劑。表.15:田中貴金屬鉑合金(PtCo)催化劑標準品品號Pt 載體量(wt)碳載體TEC36E3230高比表面積碳TEC36E5250資料來源:田中貴金屬官網,H2 Plus Data圖.11:作為陰極的鉑/鉑合金催化劑特性資料來源:田中貴金屬官網,H2 Plus Data23氫能產業中催化劑的應用及技術發展概況(3)鉑,釕催化劑標準品田中貴金屬通過對
89、催化劑種類的組合進行徹底評估并反復開發和優化工藝,開發出具有良好抗一氧化碳中毒特性的PtRu合金催化劑,成為當前改質氫燃料的標準陽極催化劑。表.16:田中貴金屬鉑,釕催化劑標準品品號Pt,Ru載體量(wt)摩爾比(Pt:Ru)碳載體TEC61E54541:1.5高比表面積碳TEC61E54-HT2541:1.5TEC62E58-HT581:2資料來源:田中貴金屬官網,H2 Plus Data圖.12:作為陽極的鉑,釕催化劑的耐一氧化碳(CO)毒害特性評價資料來源:田中貴金屬官網,H2 Plus Data2.2.2莊信萬豐莊信萬豐集團于1817年創立于英國,是專注于可持續發展領域的全球性專用化學
90、品公司,也是全球最大的鉑族貴金屬交易商和精煉商之一。主營業務包括汽車尾氣催化劑、鉑族貴金屬回收業務、化學工業脫碳相關催化劑、氫能核心材料及零部件。在燃料電池和電解水制氫領域,其業務范圍涵蓋催化劑、催化劑涂層膜(CCM)和膜電極組件(MEA)等。此外,莊信萬豐還具備領先的甲醇技術、氨裂解催化劑技術、二氧化碳捕集與封存技術等,可以幫助傳統灰氫或藍氫實現脫碳,近年已獲得多筆歐洲及南美等地的項目訂單。燃料電池領域客戶包括EKPO、奔馳、寶馬、通用、大眾等,水電解制氫領域客戶包括Plug Power、Hystar、中國石化等。莊信萬豐燃料電池催化劑,包括 Pt/C催化劑和鉑合金催化劑產品。同時,莊信萬豐
91、還提供不同解決方案的膜電極產品,包括完全單元化的MEA(附有GDL 的7層)、5層MEA(不附有GDL的密封MEA)、3層催化劑涂層膜(CCM)。24表.17:莊信萬豐燃料電池催化劑產品情況HISPEC 催化劑類型10002000400050006000910010000103001210013100產品描述Pt BlackPt/XC72RPt/XC72RPt-Ru/XC72RPt-Ru BlackPt/AC01Pt-Ru/XC72RPt-Ru/Denka black 50%compressedPt-Ru/AC01Pt/AC01參考編號S128511S1209S128514 S128515 S
92、128516 S128529 S128520S128532S128526 S128538產品外觀黑色粉末 黑色粉末 黑色粉末 黑色粉末 黑色粉末 黑色粉末 黑色粉末黑色粉末黑色粉末 黑色粉末鉑載量,wt%(干燥基)959.5-10.538.0-41.018.0-21.057.0-61.055.5-58.537.0-41.037.0-41.046.0-50.070.0-73.5釕載量,wt%(干燥基)9.0-11.029.0-31.018.0-21.018.0-22.023.5-25.0鉑原子%(總金屬占比)47.0-53.048.0-52.045.0-55.048.0-52.0釕原子%(總金屬
93、占比)47.0-53.048.0-52.045.0-55.048.0-52.0最大濕度,wt%1222222222最大水解氯化物,ppm3005005003003001000500500500最小金屬表面積 (CO chemis.),m/g105608560最大 XRD 晶體尺寸(nm)34.53.542.84434.6最大晶格參數(納米)0.390.3890.390.3890.3870.393最大總雜質含量 (ppm wt catalyst)(Al+Ca+Co+Cr+Cu+Fe+Mg+Ni+Pb acid leach,AA/ICP)320500500500100050010006004005
94、00減損,wt%1.9 to 3.5最大總氯化物含量,wt%0.08注:下列 HiSPEC 催化劑產品仍可生產,取決于最低訂購量:HiSPEC 3000,4100,5100,7000,8000,8100,9000,10100,11100。資料來源:莊信萬豐官網,H2 Plus Data針對陽極析氧反應,莊信萬豐提供高活性銥產品,包括銥黑一種耐用且高表面積的催化劑。同時提供鉑基催化劑作為陰極析氫反應催化劑,鉑黑高表面積(HSA)是一種高純度催化劑,是陰極反應的理想選擇。25氫能產業中催化劑的應用及技術發展概況表.18:莊信萬豐析氧反應催化劑產品情況化學式Ir產品代碼UK:160000 US:C2
95、026CAS 編號7439-88-5Ir含量 93.0%w/w比表面積25-40 m2/g干燥失重 1.0%w/w減損3.07.0%w/w總氯化物0.5%w/w產品系列金屬粉末資料來源:莊信萬豐官網,H2 Plus Data表.19:莊信萬豐析氫反應催化劑產品情況產品化學式CAS 編號產品 系列比表面積產品代碼金屬含量比表面積粒徑(FSSS)干燥失重減損總氯化物振實密度Scott密度鉑黑高表面積(HSA)Pt7440-06-4金屬粉末高UK-18300397%w/w25-30 m/g-1.0%w/w2.0-3.0%w/w0.1%w/w0.4-1.0 g/cm鉑黑低表面積(LSA)Pt7440-
96、06-4金屬粉末低UK-18310398%w/w8-13 m/g0.2-0.5 m-0.2%w/w1.4-2.0 g/cm0.81.2 g/cm鉑黑PTBO2Pt7440-06-4金屬粉末低UK-18310298%w/w14-20 m/g0.2-0.4 m0.5%w/w0.2-2.0%w/w0.2%w/w1.3-2.0 g/cm0.81.2 g/cm鉑黑PTBO2低表面積(LSA)Pt7440-06-4金屬粉末低UK-18312098%w/w11-14 m/g-2.0%w/w0.1%w/w-鉑黑100/2IPt7440-06-4金屬粉末中US-C1065-9-13 m/g0.2-0.4 m-0
97、.05%w/w1.4-2.6 g/cm11.020.0 g/in3資料來源:莊信萬豐官網,H2 Plus Data2.2.3優美科優美科集團是總部位于比利時的循環材料科技企業,起源于1805年的礦山運營商,1989年經合并成立了綜合性工業集團Union Minire后逐漸從礦業及大宗商品和基礎金屬生產領域轉型至貴金屬、高利潤鋅產品和先進材料領域,并于2001年正式更名為優美科(Umicore)。公司于2003年進入汽車催化劑領域,并于2017年出售鋅業26務和部分薄膜產品等,進一步聚焦貴金屬相關業務,目前主營包括電池材料、催化劑、回收業務及特種材料,并擁有全球最大規模的貴金屬回收工廠(鉑回收量
98、約為25噸/年)。其燃料電池催化劑產品應用范圍涵蓋移動和固定源質子交換膜燃料電池及水電解裝置。2023年12月于中國江蘇省常熟市的大型燃料電池催化劑工廠奠基動工,將成為其全球最大的燃料電池催化劑產能基地,預計2026年1月實現大規模量產后供應中國本土及海外市場,一期規劃產能為13.6噸/年。目前,優美科共提供7種型號的氫催化劑產品,包括5種Pt催化劑、2種Ir催化劑。綠氫產業的陽極催化劑產品首推兩款:Ir75 0480和 Ir75 0520。優美科的主要客戶包括現代汽車、巴拉德、國鴻氫能、融科氫能等。表.20:優美科氫能催化劑產品燃料電池催化劑CAS編號產品級別化學式實驗配方理論金屬含量物理形
99、態金屬純度Elyst Pt20 03907440-06-4陽極材料;陰極材料Pt/C炭黑上負載Pt20粉末99.95Elyst Pt50 03807440-06-4陽極材料;陰極材料Pt/C炭黑上負載Pt50粉末99.95Elyst Pt30 06907440-06-4陰極材料PtCo/C炭黑上負載Pt/Co合金30粉末99.95Elyst Pt50 06907440-06-4陰極材料PtCo/C炭黑上負載Pt/Co合金50粉末99.95Elyst Pt50 05507440-06-4陰極材料Pt/C炭黑上負載Pt50粉末99.95Elyst Ir75 048012030-49-8陽極材料氧化
100、載體上的 IrO275粉末99.95Elyst Ir75 0520/資料來源:優美科官網,H2 Plus Data2.2.4賀利氏賀利氏貴金屬是全球知名的貴金屬產品和服務提供商之一,業務范圍涵蓋從貴金屬交易到貴金屬加工、精煉、回收的全價值鏈。憑借其在貴金屬催化劑領域深厚的專業知識和研發經驗,公司于2014年開始布局氫能與燃料電池相關產品及服務,并于2024年1月成立獨立的氫能系統產品線,為電解槽和燃料電池提供一系列基于貴金屬的產品。目前公司的氫能催化劑已覆蓋氫氣的制取、儲運、應用的完整產業鏈,具備生產、研發、測試以及貴金屬回收能力。產品組合包括具有不同貴金屬負載量的水電解制氫催化劑和燃料電池催
101、化劑。賀利氏貴金屬于2023年和2024年分別實現PEM電解槽用氧化銥催化劑和燃料電池用鉑碳催化劑的中國本地化生產,在知名外資氫能催化劑廠商中創下先河,未來還將繼續擴大中國本地化產品矩陣,并計劃在當地建立從催化劑制取到貴金屬回收的全產業鏈。27氫能產業中催化劑的應用及技術發展概況表.21:賀利氏燃料電池催化劑產品系列催化劑Actydon|Pt 40 C100+Actydon|Ir 80 XActydon|Pt 40 C240Actydon|Pt 50 C700Actydon|Pt 50 C700M主要特點高穩定性碳載體鉑催化劑以及使用含銥OER添加劑中比表面積碳載體高分散鉑催化劑高比表面積碳載
102、體高性能鉑催化劑高比表面積碳載體高穩定性鉑催化劑關鍵性能陽極高度穩定-抗反極性能可調 8000秒(15g Ir/cm)(75秒,不含OER添加劑)*陽極和陰極-貴金屬效率高陰極-高性能催化劑陰極-長期穩定高性能催化劑Pt-AST*30000圈電化學活性面積 m/g Pt 45(RDE)75(RDE)85(RDE)85(RDE)電池電壓 0.1A/cm(CCM)*V 0.80 0.82 0.85 0.85注:*汽車條件;*直至-1.25 Vcell 的電池抗反極性能時間;*DOE 測試方法資料來源:賀利氏官網,H2 Plus Data賀利氏通過開發顯著降低貴金屬負載量的PEM水電解制氫催化劑,實
103、現了突破性的創新。Actydon|Ir S是一種低負載型催化劑,與早期產品相比,可將催化劑性能提高三倍,同時將CCM中的貴金屬負載量降低50-90%。表.22:賀利氏的PEM水電解陽極催化劑產品組合催化劑Actydon|Ir 100 BActydon|Ir 80 XActydon|Ir SActydon|Ru Ir主要特點高金屬純度高比表面積材料低銥含量載體材料低銥含量-Ir-Ru混合金屬氧化物關鍵性能高活性、穩定性高活性、高穩定性優異的活性與貴金屬利用率優異的活性與貴金屬利用率BET 比表面積 m/g212518020150*120200*質量活性 1.45 Vcell(IR-free)*A
104、/g7986450-570*330-3800*注:*80 C,5 cm cell,陽極 0.3 mg/cm;*個別數值取決于所選催化劑類型及相應的銥含量資料來源:賀利氏官網,H2 Plus Data賀利氏的最新創新產品是基于釕的催化劑,用于質子交換膜(PEM)水電解。除銥外,釕還能催化析氧反應(OER)。釕具有優于銥的催化活性,然而,與銥相比,釕在PEM電解槽的復雜條件下缺乏穩定性。賀利氏提出的新理念解決了這一問題,通過一種新穎的方式將釕和氧化銥結合在一起,在保持釕催化活性提高的同時,增強了穩定性。這種釕-氧化銥催化劑的質量活性比氧化銥高出50倍,而且與單獨的氧化釕不同,能夠在操作條件下保持穩
105、定。加速老化試驗證實了這種新型催化劑在30000次循環后的穩定性,其活性損失明顯低于氧化釕,與氧化銥相當。節銥催化劑的應用將是氫氣增產的一個重要因素。28圖.13:賀利氏釕-氧化銥催化劑產品特性資料來源:賀利氏官網,H2 Plus Data表.23:PEM水電解陰極催化劑產品組合催化劑Actydon|Pt C240Actydon|Pt C700Actydon|Pt 100 B主要特點中比表面積碳載體高分散鉑催化劑高比表面積碳載體高性能鉑催化劑高純度鉑粉關鍵性能高鉑可及性高電化學活性面積高穩定性電化學活性表面積 m/g 75 85 30平均鉑金擔持量2050 wt%Pt2060 wt%Pt散裝材
106、料(97%)資料來源:賀利氏官網,H2 Plus Data2.3國內氫能催化劑企業出海情況據香橙會研究院及國泰君安證券調研,中國頭部的氫能催化劑廠商的遠期規劃多數均有出海意愿,但現階段仍以國內市場為主,國產替代空間較大,企業現階段將提高國內市場占有率作為主要目標?,F階段僅有濟平新能源和唐鋒能源實現了產品的出口。濟平新能源已經實現在北美洲-加拿大、亞太地區-新加坡、印度及臺灣等區域的市場拓展。從小試、中試到當前的批量化銷售,濟平新能源已與當地的科研院所、高校以及裝備廠商建立起廣泛合作。另外在歐洲地區,濟平新能源與國內電解槽企業合作以第三方身份也已經實現少量出貨。在海外市場拓展方面,濟平新能源也同
107、樣重視,積極參與海外頭部展會,且產品本身在國內具備較高知名度和市場占有率,已經形成一定的品牌效應,外部市場客戶通過社會化媒體平臺以及公司官網等官方渠道直接與濟平新能源取得聯系,并最終建立合作關系。目前,濟平新能源海外供貨產品和供給國內客戶的產品在性能、質量等方面保持一致,以50%鉑碳催化劑和PEM電解槽陽極氧化銥為主。此外,唐鋒能源的膜電極及催化劑產品目前也已在歐洲、美洲、日本、韓國等海外市場實現小批量出貨。29氫能產業中催化劑的應用及技術發展概況表.24:中國頭部催化劑廠商出海趨勢調查企業是否有出口意愿產品是否已經出口產品出口區域產品類型海外市場拓展方式濟平新能源北美、新加坡、印度、臺灣等,
108、歐洲少量出口PEM電解槽催化劑&燃料電池催化劑&AEM催化劑客戶主動聯系;參加展會;主動拓展終端客戶;以第三方供貨模式和下游客戶共同出海中科科創/參加展會;自主聯系海外客戶唐鋒能源歐洲、美洲、日本、韓國等膜電極&燃料電池催化劑&PEM電解槽催化劑參加展會;自主拓展海外客戶;下游客戶推薦帶動國氫科技/參加展會;自主聯系海外客戶;借助母公司渠道做市場開拓貴研鉑業/參加展會;自主拓展海外客戶龍蟠科技/參加展會;自主拓展海外客戶擎動科技/參加展會;自主拓展海外客戶資料來源:H2 Plus Data2.4全球 PEM 電解槽和燃料電池汽車產業鏈分析2.4.1全球 PEM 電解槽產業鏈分析PEM電解水制氫
109、技術可以快速啟停,能匹配可再生能源發電的波動性,提高電力系統靈活性,正逐漸成為制氫發展和應用的重要方向。PEM水電解槽主要部件由內到外依次是質子交換膜、催化劑層、氣體擴散層、雙極板,其中擴散層、催化層與質子交換膜組成膜電極(MEA),是整個電解槽物料傳輸以及電化學反應的主場所,膜電極特性與結構直接影響PEM電解槽的性能和壽命。圖.14:PEM電解槽結構圖資料來源:公開資料,H2 Plus Data全球PEM水電解槽市場呈現出多元化競爭格局,主要參與者以歐美日等發達國家企業為主。這些企業通過技術創新、產能擴張和市場拓展,不斷提升自身競爭力。其中,德國、美國和日本的企業在PEM水電解槽領域占據領先
110、地位,還持續推動技術進步和產品迭代。目前,全球PEM電解槽主要有四類參與者:一是建立初期就定位為PEM電解水的獨立企業;二是燃料電池企業轉型;三是AWE槽企業或其他領域裝備廠家業務擴張;四是氫氣終端用戶或氣體運營商向上游拓展業務。國際上如Cummins、ITM Power、Nel、Siemens、Plug Power等為代表的頭部公司推出商業化MW級別的PEM電解槽,占據了市場絕大部分市場份額。目前中國及國際PEM電解槽產業鏈的代表性企業如下表所示:30表.25:全球PEM電解槽產業鏈代表企業分類海外企業國內企業PEM電解槽Cummins、ITM Power、Nel、Siemens、Plug
111、Power等派瑞氫能、陽光氫能、賽克賽斯、長春綠動、中電豐業、國富氫能、卡沃羅、淳華氫能、大連物化所等質子交換膜科慕Chemours、旭硝子、旭化成、陶氏、索爾維Solvay、艾杰旭AGC、富馬Fumatech等東岳未來氫能、科潤新材料、巨化股份、武漢綠動、國潤儲能、通用氫能、漢丞科技等催化劑莊信萬豐Johnson Matthey、田中貴金屬TKK、優美科Umicore、賀利氏Heraeus、巴斯夫BASF等中科科創、龍蟠科技、凱大催化、貴研鉑業、中自科技、濟平新能源、中石化催化劑公司、合肥動量守恒、擎動科技、武漢理工氫電、枡水新能源、氫電中科等氣體擴散層Bekaert、MeliCon、GKN
112、SinterMetals、Toray、SGL、Ballard、Avcarb等合肥動量守恒、玖昱科技、浙江菲爾特、西安菲爾特、惠同新材、通用氫能(碳基)、中鈦國創、安泰環境、金通科技等雙極板與涂層德納DANA、格雷伯Grabener、法因圖爾Feintool;涂層:納鋒科技Nanofilm、毅湃ImpactCoatings等雙極板:雄韜股份、上海治臻、浙江菲爾特、金泉益、西安泰金、博遠新能源、三佳機械、中鈦國創、云帆氫能;涂層:常州翊邁、北京實力源、上海福宜、中科邁格、匯成真空等膜電極巴拉德Ballard、西門子、BloomEnergy、莊信萬豐JohnsonMatthey、迪諾拉DeNora、
113、戈爾Gore、3M、Kolon等膜電極廠商:鴻基創能、蘇州擎動、大連化物所、武漢理工氫電、栟水新能源、氫輝能源、億氫科技、中科科創、唐鋒能源;電解槽廠商:派瑞氫能、陽光氫能、賽克賽斯、綠動、淳華氫能、清能股份等資料來源:H2 Plus Data目前國際上PEM電解槽已經建立起成熟穩定的供應鏈體系,主要以外企為主,中國市場現階段也核心零部件供應也以進口為主,但國產替代趨勢正在加強,也形成了一批關鍵核心零部件企業,未來也有望進入全球供應鏈體系。引領全球水電解制氫電解槽的企業主要包括Plug Power(美國)、ITM Power(英國)、Cummins(美國)、Nel(挪威)、Elogen(法國)
114、、Siemens Energy(德國)。其中,除了Nel ASA同時覆蓋堿性電解槽以及PEM電解槽以外,其余5家均專注于PEM電解槽的研發與生產。根據企業調研,Siemens Energy自主研發PEM電解槽用膜電極及氣體擴散層,質子交換膜采購科慕Chemours(美國)的Nafion系列產品,目前全球工業級的PEM產品幾乎全部使用科慕的NafionTM系列質子交換膜;催化劑采購自巴斯夫(德國)。Cummins的PEM電解槽用催化劑部分來自蘇州擎動動力科技有限公司。此外,Plug Power于2023年1月宣布與莊信萬豐建立長期戰略合作伙伴關系,莊信萬豐將成為其MEA組件的重要戰略供應商,提供
115、催化劑、膜和催化劑涂層膜(CCM)。雙方將共同投資在美國建設世界上最大的CCM制造工廠,規劃產能初期為5GW,未來將提升至10GW,自2025年開始生產。2.4.2全球燃料電池汽車產業鏈分析氫燃料電池汽車產業鏈上游主要是膜電極、質子交換膜、催化劑、氣體擴散層、雙極板等發動機零部件生產制造行業;中游參與者眾多,為燃料電池系統及電堆集成行業、空壓機、氫氣循環系統等輔助系統、車載儲氫系統;下游應用領域包含交通運輸中的燃料電池乘用車、商用車。31氫能產業中催化劑的應用及技術發展概況表.26:全球燃料電池汽車產業鏈代表企業產業鏈類目國外國內上游膜電極Gore、Ballard、Johnson Matthe
116、y、Advent、Hyundai Mobis、Toyota、IRD、3M、Greenerity(Toray)、Kolon、HONDA、Solvicore、Edelman等鴻基創能、唐鋒能源、擎動科技、億氫科技、泰極動力、武漢理工氫電、捷氫科技、國氫科技、清能股份、新源動力、東方氫能、未勢能源、南科燃料電池、威孚高科、桑萊特、中氫科技等質子交換膜Gore、Chemours、FuMa、BASF、AGC、Solvay、Dupont、Asahi Kasei、Dow、nedstack、3M、Ionomr、Mitsubishi Chemical、SANG-A FRONTEC等東岳未來、綠動氫能、漢丞科技、
117、科潤新材料、東材科技、氫輝能源、武漢理氫、福氫氫能、清馳科技、中科同力、元雋氫能、百利科技、源氫新能源等催化劑TKK、Heraeus、Umicore、Johnson Matthey、BASF、Pajarito Powder、3M、Cataler、日清坊株式會社、Clariant、VINATech、ENY-Mobility等濟平新能源、中科科創、貴研鉑業、氫電中科、中自科技、凱大催化、高成綠能、喜馬拉雅、凱立新材料、泰極動力、東焱氫能、海卓健、盛鑫氫能等氣體擴散層Toray、Freudenberg、SGL、AvCarb、Mitsubishi Chemical Corporation、Jntg C
118、o、Fuel Cells Etc、Zenyatta、Ballard、3M等通用氫能、嘉資新材、上海碳際、碳能科技、仁豐特材、氫發新材料、金博碳素、河森電氣、淄博百納新材料、江蘇氫電、國科領纖等雙極板Cellimpact、Dana、Siemens、Grabener、treadstone、POCO、Bac2、Graftech、Ballard、Borit、Feintool、Innoplate、SGL、HARIMA、Fujikura、Kyushu Refractories、SHF等上海治臻、三佳機械、博遠新能源、常州翊邁、上海弘楓、華熔科技、清積能源、云帆氫能、環華氫能、杜科新材、江蘇興鍛、嘉裕碳素、
119、弘竣新能源、力源科技、長盈精密等中游燃料電池電堆Plug Power、Toyota、Hydrogenics、AFCC、Ballard、EKPO、Advent、PowerCell、Panasonic、Hyundai Mobis、Toshiba ESS、Cummins(Hydrogenics)、Pearl Hydrogen、symbio、sunrise power、Bosch、CHEM、Nedstack、cellcentric等氫晨科技、清能股份、氫璞創能、上海韻量、未勢能源、捷氫科技、國氫科技、國鴻氫能、濰柴動力、神力科技、驥翀氫能、新研氫能、海卓動力等空壓機Garrett Motion、Han
120、on Systems、UQM Technologies、FISCHER Fuel Cell Compressor Liebherr、Toyota Industries Corporation、Rotrex A/S、Xeca Turbo Technology、Air Squared ZCJSD、Easyland Group、Rotrex、Honeywell、Opeon、Rotex等勢加透博、金士頓、東德實業、鋒巢蔚領、穩力科技、金通靈、優社動力、華澗新能源、毅合捷、伯肯節能、中原內配、西菱動力等氫氣循環系統Busch Vacuum Solutions、豐田自動織機、Park、SRM、Ogura
121、Industrial Corp、Robert Bosch GmbH、Techno Takatsuki Co、KNF Group、Air Squared、Rheinmetall、Barber-Nichols等東德實業、瑞驅科技、艾爾科技、雪人股份、英嘉動力、威孚高科、浙江宏昇、杰鋒汽車動力、鸞鳥電氣、亦嘉潔驅、凱格瑞森等車載儲氫系統Hexagon、quantum、通用汽車、Toyota、Plastic Omnium、ILJIN Hysolus、Faurecia、Voith Composites、AMS Composite Cylinders、Luxfer Gas Cylinders、NPROXX
122、等國富氫能、科泰克、中材科技、天海工業、中集安瑞科、浙江藍能、舜華新能源、龍蟠科技、京城股份、亞普股份、奧揚科技等燃料電池系統豐田、現代、巴拉德、博世氫動力、Cummins Inc、Cellcentric、EKPO、Intelligence Energy、Hyzon、東芝、Proton Motor、Plug Power、Nikola、斗山Doosan、Loop Energy、Advent、Nedstack、PowerCel、Nuveral等億華通、捷氫科技、國鴻氫能、重塑、濰柴動力、國氫科技、未勢能源、東方電氣、德燃動力、鯤華科技、明天氫能、鋒源氫能、新源動力等下游整車廠豐田、現代、寶馬、本田
123、、戴姆勒、奔馳、通用、福特、Kia、RiverSimple、Land Rover Defender Fuel Cell Vehicle、Nikola Motors、Hyzon Motors、AZETEC、Stellantis、Tevva、Volvo等宇通、中通、佛山飛馳、北汽福田、一汽集團、東風集團、美錦新能源、陜西汽車、蘇州金龍、上汽集團、廈門金龍、南京金龍、三一汽車等資料來源:H2 Plus Data32豐田第一代、第二代Mirai采用自研燃料電池系統,科特拉為其提供燃料電池催化劑,戈爾提供質子交換膜,東麗提供氣體擴散層。膜電極由豐田自主開發,不對外銷售。豐田自產自用金屬雙極板,其中神戶制
124、鋼供貨鈦金屬,豐田紡織提供雙極板沖壓技術??諝鈮嚎s機由豐田自動織機供貨。氫氣循環系統采用噴射器+氫氣循環泵的技術路徑,其中氫氣噴射器由愛三工業供貨,氫氣循環泵由豐田自動織機供貨。捷太格特提供高壓瓶閥和減壓閥。愛知制鋼提供高壓氫系統部件,如氫氣加注口等。豐田第一代Mirai儲氫瓶由東麗供貨,第二代Mirai儲氫瓶由豐田合成和豐田汽車公司聯合研發。燃料電池電堆由自主研發,其中外殼由東麗供貨。住友理工提供電池密封件。上汽集團燃料電池汽車主要由旗下子公司捷氫科技提供燃料電池系統,機械成套、利勃海爾、申氫宸、治臻股份、廣德安盛達是捷氫科技五大供應商。捷氫科技生產所需的直流變換器主要由上海欣銳提供;捷氫科
125、技實現自研膜電極的規?;灾?,公司與上汽進出口、機械成套簽訂買斷式量產原材料采購協議,上汽進出口和機械成套采購氣體擴散層、質子交換膜、催化劑等膜電極生產所需原材料。上述采購的膜電極原材料的原產地主要集中在日本,包括日本東麗(氣體擴散層)、美國戈爾(質子交換膜)以及日本田中貴金屬(催化劑)等境外供應商,機械成套作為膜電極原材料主要供應商,公司向蘇州精電采購膜電極邊框;向申氫宸采購高壓電子水泵開發服務;向國富氫能、上海舜華、上海氫楓直采儲氫系統總成;氫氣循環泵由蘇州瑞驅提供;雙極板由治臻股份提供;向利勃海爾、勢加透博采購空壓機總成。表.27:豐田汽車與上汽集團燃料電池汽車產業鏈情況部件豐田Mira
126、i上汽集團膜電極自產自用捷氫科技質子交換膜戈爾戈爾催化劑科特拉田中貴金屬氣體擴散層東麗日本東麗雙極板自產自用,神戶制鋼供貨鈦金屬,豐田紡織提供雙極板沖壓技術治臻股份燃料電池電堆自主研發,外殼由東麗供貨捷氫科技空壓機豐田自動織機利勃海爾、勢加透博氫氣循環系統氫氣噴射器由愛三工業供貨,氫氣循環泵由豐田自動織機供貨蘇州瑞驅車載儲氫系統東麗(一代)、豐田合成(二代)國富氫能、上海舜華、上海氫楓燃料電池系統自主研發捷氫科技資料來源:H2 Plus Data33全球氫能催化劑的市場規模及未來展望3、全球氫能催化劑用鉑族貴金屬的市場規模及未來展望當前眾多科研機構及企業通過鉑族貴金屬替代、研發新型載體、調整催
127、化結構等方式致力于生產低成本的氫能催化劑并取得顯著成效。俄羅斯諾里爾斯克鎳業公司(NORNICKEL)利用鈀金對PEM電解槽催化劑和燃料電池催化劑進行貴金屬替代,實現了氫能催化劑降本增效。根據NORNICKEL測試結果,PEM電解水制氫催化劑上將鈀金替代30%的銥金后,催化劑活性是替代前活性的2.6倍;燃料電池催化劑最重要的性能是活性和耐久性,燃料電池催化劑上通過將鈀金替代25%的鉑金后,催化劑活性是替代前活性的2.1倍。價格上,鉑金屬單價常年維持在200-250元/g,鈀金單價約230-300元/克,與鉑金相比,鈀金市價多數情況下略高于鉑金的市場價格,但二者市場價格差別不大;銥金屬單價常年維
128、持在1300-1400元/g,與銥金相比,銥金的價格是鈀金的近5倍,鈀金的價格優勢明顯。整體來看,鈀金替代PEM燃料電池催化劑和電解槽催化劑貴金屬具有一定的市場可行性。圖.16:諾里爾斯克鎳業公司鈀金催化劑產品測試結果資料來源:諾里爾斯克鎳業公司,H2 Plus Data3.1PEM 電解水制氫陽極催化劑銥金及鈀金市場規模預測目前,全球銥金屬年開采量是9噸左右,且高度集中于南非,南非約生產了全球80-85%的銥。作為鉑的伴生產品,在鉑的產量不發生較大變化的情況下,銥的產量將會長期維持穩定,而鉑的產量近年來始終穩定在200噸左右,從而決定了銥的產量難有大規模的提升。由于銥金屬的供應問題,目前氫能
129、產業界對于PEM電解水的產業前景普遍存在一種憂慮:現階段銥金屬產量穩定,需求如不斷上升,將會導致價格飛漲,或者有一天產能供應不足,極大制約產業的正常發展。此外疊加PEM電解槽降本的需求驅動全球PEM電解槽技術研發都將降低貴金屬載量作為目標研發方向之一,例如采用負載型或者合金摻雜的方式降低銥的用量。根據香橙會研究院調研,目前國內外商用PEM電解槽銥載量約在0.4g/kW。而根據世界主要國家的權威部門,如美國能源部(DOE)、中國科技部(MOST)相關研究目標要求,到2025年,在理想情況下PEM電解槽的技術水平有望達到1.8V2A/cm2膜電極銥載量低于0.5mg/cm2,即0.14mg/W;到
130、2030年,技術水平將達到1.7V3A/cm2膜電極銥載量0.2mg/cm2,即0.04mg/W。不過,根據香橙會研究院對國內外頭部PEM電解槽廠商的調研結果來看,如果考慮綠氫產業發展進程和電解槽技術突破可能放緩的因素,保守估計到2025年,PEM電解槽膜電極銥載量或許會維持在1mg/cm2,即0.4mg/W;到2030年,PEM電解槽膜電極銥載量0.6mg/cm2,即0.12mg/W。香橙會研究院基于近年PEM電解槽出貨量及未來發展趨勢對PEM電解水制氫陽極催化劑銥金及鈀金的替代市34場規模進行分析,首先將歷年PEM電解槽的出貨量與單位功率PEM電解槽陽極催化劑銥載量相乘得出各年PEM電解槽
131、陽極催化劑銥金需求量;最后根據諾里爾斯克鎳業公司(NORNICKEL)在PEM電解槽陽極催化劑上用鈀金替代30%的銥金,將各年PEM電解槽陽極催化劑銥金需求量與30%相乘,則得出各年PEM電解槽陽極催化劑鈀金需求量。假設到2025年和2030年的關鍵時間節點,PEM電解槽膜電極銥載量能夠達到世界主要國家權威部門的研究計劃目標,通過測算可以得出,2023年全球PEM電解槽陽極催化劑銥的市場需求規模約248.05kg;預計2025年將達到約835.83kg;2030年將達到約1591.92kg。2025年PEM電解槽陽極催化劑鈀金的市場規模將達約250.75kg,2030年將達約477.58kg。
132、表.30:全球PEM電解水制氫陽極催化劑銥金及鈀金市場規模預測(理想情景)年份全球PEM電解槽 出貨量(MW)陽極催化劑 銥載量(mg Ir/W)銥金需求量(kg)=電解槽出貨量(MW)*1000000*陽極催化劑銥載量(mg Ir/W)/1000000鈀金需求量(kg)=銥金需求量(kg)*電解槽催化劑鈀金替代率30%2022244.80.7171.3651.4082023496.10.5248.0574.4152024E1920.50.4768.2230.462025E5970.20.14835.828250.7482030E39797.90.041591.916477.575資料來源:H
133、2 Plus Data假設到2025年和2030年的關鍵時間節點,PEM電解槽膜電極銥載量僅能夠達到保守情況下的技術目標,通過測算可以得出,2025年全球PEM電解槽陽極催化劑銥的市場需求規模預計將達到約2388.1kg;2030年將達到約4775.75kg。2025年PEM電解槽陽極催化劑鈀金的市場規模將達約716.4kg,2030年將達約1432.7kg。表.31:全球PEM電解水制氫陽極催化劑銥金及鈀金市場規模預測(保守情景)年份全球PEM電解槽 出貨量(MW)陽極催化劑銥載量(mg Ir/W)銥金需求量(kg)=電解槽出貨量(MW)*1000000*陽極催化劑銥載量(mg Ir/W)/
134、1000000鈀金需求量(kg)=銥金需求量(kg)*電解槽催化劑鈀金替代率30%2022244.80.7171.3651.4082023496.10.5248.0574.4152024E1920.50.4768.2230.462025E5970.20.42388.08716.4242030E39797.90.124775.7481432.7244資料來源:H2 Plus Data35全球氫能催化劑的市場規模及未來展望3.2PEM 燃料電池陰極催化劑鉑金及鈀金市場規模預測根據香橙會研究院及國泰君安證券調研,當前國外鉑碳催化劑鉑載量已實現0.2mg Pt/cm2,預計到2030年降至0.088m
135、gPt/cm2。中國市場主流產品的鉑碳催化劑鉑載量大概約0.3-0.4mg Pt/cm2,預計到2030年降至0.1mg Pt/cm2。香橙會研究院基于近年來氫車裝機功率及未來發展趨勢對燃料電池陰極催化劑鉑金需求量及鈀金市場規模進行分析,首先將中國及除中國外全球主要國家各年氫車裝機功率與各年氫車燃料電池陰極催化劑鉑載量相乘求得各年燃料電池陰極催化劑鉑金需求量;其次根據諾里爾斯克鎳業公司(NORNICKEL)在燃料電池陰極催化劑上用鈀金替代25%的鉑金,將各年燃料電池陰極催化劑鉑金需求量與25%相乘,則得出各年燃料電池陰極催化劑鈀金需求量;最后將中國及除中國外全球主要國家各年燃料電池陰極催化劑鉑
136、金需求量相加求得全球各年燃料電池陰極催化劑鉑金需求量;將中國及除中國外全球主要國家各年燃料電池陰極催化劑鈀金需求量相加求得全球各年燃料電池陰極催化劑鈀金需求量。通過測算可以得出,2023年全球燃料電池陰極催化劑鉑金的市場規模約456.5kg,預計2025年將達到1288.8kg;2030年將達到19026.9kg。2023年全球燃料電池陰極催化劑鈀金的市場規模達約114.1kg,2025年將達約322.2kg,2030年將達約4756.7kg。表.32:全球燃料電池陰極催化劑鉑金及鈀金市場規模預測情況國別年份氫車裝機功率(kW)催化劑鉑載量(g Pt/kW)鉑金需求量(kg=氫車裝機功率(kW
137、)*催化劑鉑載量(g Pt/kW)/1000鈀金需求量(kg)=鉑金需求量(kg)*燃料電池 催化劑鈀金替代率25%中國2022491347.50.4196.549.12023749120.00.4299.674.92024E1138520.00.33373.693.42025E2103065.70.27566.1141.52030E75045962.80.17504.61876.1除中國外全球其他主要國家202210190600.27275.168.820235808600.27156.839.22024E378151.20.2388.622.12025E3554923.60.20722.7
138、180.72030E115222586.20.111522.32880.6全球20221510407.50.31471.7117.9202313299800.34456.5114.12024E1516671.20.30462.2115.52025E5657989.30.231288.8322.22030E1902685490.1019026.94756.7資料來源:H2 Plus Data363.3全球氫能催化劑用鉑族貴金屬的市場規模預測總體來看,2023年氫能主要催化劑(PEM電解槽陽極催化劑和燃料電池陰極催化劑)鉑族貴金屬的市場規模約704.5kg,理想情況下2025年將達約2124.6k
139、g;2030年將達約20618.8kg;保守情況下2025年將達約3676.9kg;2030年將達約23802.6kg。鈀金分別在PEM電解槽陽極催化劑和燃料電池陰極催化劑替代部分銥金和鉑金的情況下,2023年氫能主要催化劑所需鈀金的市場規模約為188.5kg。理想情況下2025年將達約572.9kg,2030年將達約5234.3kg;保守情況下2025年將達約1038.6kg,2030年將達約6189.4kg。圖.17:氫能主要催化劑鉑族貴金屬及鈀金市場規模(理想情景)(kg)?資料來源:H2 Plus Data圖.18:氫能主要催化劑鉑族貴金屬及鈀金市場規模(保守情景)(kg)?資料來源:
140、H2 Plus Data國泰君安政策和產業研究院被譽為產業里的金融專家,金融里的產業專家;扎根于研究所搭建的完整的“總量一行業”體系,涵蓋各個領域,包括新材料、新能源、新科技、新制造、新消費和新經濟等。產業研究團隊背后是整個研究所的研究體系,對產業龍頭及一級市場的跟蹤和探索,推動產業資本流向。國泰君安政策和產業研究院旨在更好地為客戶提供研究服務,讓研究回歸本質。香橙會研究院國泰君安政策和產業研究院 香橙會研究院是中國最早從事氫能研究的專業機構,是上海市氫能產業專業委員會副秘書長單位、上海氫能利用工程中心理事單位,是上海市高新技術企業。香橙會研究院主要提供氫能行業數據、咨詢、媒體、會展和投融資服務,現已成為中國首選的氫能綜合服務商???技 投 行 家