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1、全球氢能催化剂产业发展白皮书汪生科韩文峰李梅梅.吴蓉黄舒颖王思文鲍雁辛王浩陈磊科 技 投 行 家科 技 投 行 家香橙会研究院(以下简称“香橙会”)(H2 Plus Data)及国泰君安证券不因接收人收到本报告而视其为客户。客户应当认识到有关本报告的短信提示、电话推荐等只是研究观点的简要沟通,香橙会及国泰君安证券接受客户的后续问询。香橙会的销售人员和其他专业人士可能会依据不同假设和标准、采用不同的分析方法而口头或书面发表与本报告意见及建议不一致的市场评论和/或观点。香橙会没有将此意见及建议向报告所有接收者进行更新的义务。香橙会的投资业务部门可能独立做出与本报告中的意见或建议不一致的投资决策。香
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3、券版权的其他方式使用。未经授权的转载,香橙会及国泰君安证券不承担任何转载责任。版权声明科 技 投 行 家目 录1、全球氢能产业概况及发展前景.11.1全球及主要地区的氢能发展战略.11.1.1 欧盟氢能发展战略.11.1.2 北美氢能发展战略.31.1.3 南美氢能发展战略.51.1.4 东亚氢能发展战略.61.1.5 东南亚氢能发展战略.81.1.6 澳洲氢能发展战略.101.1.7 中东北非氢能发展战略.111.2全球水电解制氢用电解槽的出货量及未来展望(2024-2030).121.3全球及主要地区燃料电池汽车销量规模及未来展望(2024-2030).132、.氢能产业中催化剂的应用及技
4、术发展概况.172.1氢能催化剂反应原理及技术发展趋势.172.1.1 PEM电解槽催化剂反应原理及技术发展趋势.172.1.2 PEM燃料电池催化剂反应原理及技术发展趋势.192.2全球主流氢能催化剂企业产品情况.212.2.1 田中贵金属.212.2.2 庄信万丰.232.2.3 优美科.252.2.4 贺利氏.262.3国内氢能催化剂企业出海情况.282.4全球 PEM 电解槽和燃料电池汽车产业链分析.292.4.1 全球PEM电解槽产业链分析.292.4.2 全球燃料电池汽车产业链分析.303、全球氢能催化剂用铂族贵金属的市场规模及未来展望.333.1PEM 电解水制氢阳极催化剂铱金及
5、钯金市场规模预测.333.2PEM 燃料电池阴极催化剂铂金及钯金市场规模预测.353.3全球氢能催化剂用铂族贵金属的市场规模预测.361全球氢能产业概况及发展前景1、全球氢能产业概况及发展前景1.1全球及主要地区的氢能发展战略随着工业化步伐加快,化石燃料消耗加剧了全球变暖和极端气候问题,推动可再生清洁能源发展成为全球趋势。氢能源作为可再生且零排放的能源,被看作21世纪的“终极能源”,在多个行业具有广泛应用,成为全球能源转型的关键方向。2019年,世界能源理事会发布氢能全球宪章,旨在通过推广绿色氢能源实现全球经济脱碳。在当前背景下,发展氢能已成为全球主要经济体的共识。根据国际能源署(IEA)的统
6、计,截至2024年9月,已有超过50个国家和地区发布了氢能战略,全球氢能项目数量达到1,572个,比2020年增长了7倍,全球清洁氢能项目的投资额也达到了750亿美元,较2020年增长超过4倍。同时全球对氢能的需求日益增加。国际能源署(IEA)的报告预测,到2050年全球氢能需求量将达5.2亿吨/年,占全球终端能源使用总量的13%。1.1.1欧盟氢能发展战略鉴于欧盟成员国在石油和天然气资源上的稀缺性,以及风能和太阳能技术的快速进步,欧盟选择将氢能作为实现能源系统转型的核心手段,旨在达成欧洲气候法中规定的2050年碳中和目标。发展氢能不仅有助于确保能源供应的稳定性,也是推动经济增长向可持续方向转
7、变的关键举措。欧盟针对氢能产业的发展制定了全面的规划,并出台了一系列细化的配套政策,以促进氢能产业化的快速发展。这些政策包括对补贴规则的明确、可再生氢的定义、碳关税的实施等。欧盟的氢能发展政策特点体现在其长远的规划视野、大规模的投资力度、跨领域的合作机制,以及对绿色和可再生氢能技术的特别重视。这些措施旨在推动能源转型、减少温室气体排放,并增强欧盟的能源独立性。目前欧盟绿氢供给存在明显缺口,2023年欧洲氢气总需求量为870万吨,而当前欧盟的累计氢气产能仅为为11.3万吨/年。据欧洲氢能观察站预测,从2030年到2040年,氢需求将大幅增长127%,从2040年到2050年将继续增长63%。表.
8、1:欧盟国家的氢能发展规划路线图发展阶段主要规划第一阶段(2020-2024)在2024年前至少安装6吉瓦的可再生氢电解装置,生产100万吨可再生氢,并扩大电解装置制造规模至100兆瓦 为满足短期和中期对低碳氢的需求,将部署碳捕获、利用和储存(CCUS)基础设施,并考虑在后期将氢气与天然气混合用于运输第二阶段(2025-2030)到2030年安装40吉瓦的可再生氢电解装置,实现2x40吉瓦的电解槽产能,生产1000万吨可再生氢,进口1000万吨氢 建设用于运输和分配氢气的基础设施骨干网络,包括氢燃料补给站网络以及住宅和商业建筑的供暖网络,特别是在所谓的“氢谷”扩大氢能国际贸易,特别是与东、南部
9、邻国合作伙伴。建立一个开放且竞争的氢市场第三阶段(2030-2050)可再生氢技术应成熟并大规模部署,以覆盖所有难以脱碳的领域,其中其他替代方案可能不可行或成本更高 到2050年,氢气生产将消耗欧盟可再生电力的四分之一,氢气在能源结构中的比重预计将超过23%氢气及其衍生的合成燃料将进一步渗透到所有难以减排的领域,如海运、航空和建筑供暖系统。资料来源:欧盟委员会(Hydrogen StrategyEuropean Commission),H2 Plus Data2目前来看,德国、荷兰、西班牙、英国等国在发展氢能方面走在了欧盟国家的前列。德国致力于能源结构转型,旨在降低对传统能源的依赖,构建一个可
10、持续和环保的能源系统。在氢能领域,德国在2020年12月的国家工业战略2030中强调了绿氢在工业脱碳中的重要性,并发布了国家氢能战略,目标是到2030年实现10GW的电解能力,计划投资90亿欧元以促进绿氢的生产和应用。2024年6月,德国提出了氢能加速法案,旨在简化氢能基础设施的许可程序,降低行政障碍,加速氢能项目的发展。2023年7月,德国更新了国家氢能战略,计划到2030年将国内电解氢能力从5GW提升至至少10GW,并预计氢能需求量将达到130TWh,其中50%到70%需进口。为此,德国正在制定进口战略,并推进“南部氢能走廊”项目,通过意大利和奥地利将北非产氢输送至德国南部。同时,德国计划
11、在2027/2028年前改造和新建超过1800公里的氢气管道,以建立高效的氢能基础设施。荷兰正在能源结构上寻求低碳电力与化石燃料之间的平衡。2020年4月,荷兰发布了国家氢能战略,目标是到2025年建立50个加氢站、推广15000辆燃料电池汽车和3000辆重型汽车,电解槽装机量达到3吉瓦至4吉瓦;到2030年推广30万辆燃料电池汽车,电解槽装机量达到6吉瓦至8吉瓦。2021年4月,荷兰政府宣布将投资3.38亿欧元于绿氢项目,计划到2025年实现500MW的可再生能源制氢项目。2022年6月,荷兰推出了国家氢能网络计划,旨在开发高效的氢气储存和进口系统,确保网络的稳定供应。荷兰的目标是到2030
12、年实现年产30万吨可再生能源制氢,到2050年氢能产业链总产值达到100亿欧元。作为欧洲第二大工业副产氢(灰氢)生产国,荷兰年产氢超过900万吨。预计到2030年,荷兰将建成氢能运输网络,连接德国、比利时等国的主要工业区和海港氢气进口终端,以及国内的绿氢生产基地和大型储存设施。西班牙,凭借其在风能等可再生能源领域的丰富资源,已实现能源结构中50.4%的可再生能源发电。政府计划到2030年将风电装机增至50GW,光伏装机增至77GW,并视绿氢为实现2050年碳中和及全可再生能源电力系统的关键。2020年10月,西班牙发布氢能路线图,目标是到2030年建成4GW的可再生能源制氢电解槽产能。2024
13、年9月,西班牙更新2023-2030年国家综合能源和气候计划(PNIEC),将电解槽产能目标提升至12GW,西班牙输气系统运营商Enags预测可能达到23.3GW。在交通领域,西班牙计划至少有150辆公交车、5000辆轻重型卡车采用氢能,开发两条商业氢燃料火车线路,并在五大机场及交通枢纽安装氢动力机械,同时建设至少100座加氢站。未来十年,西班牙将投资89亿欧元于氢能领域,预计大部分资金来自私营部门。2024年9月,西班牙政府批准将国内绿氢消耗量提高至74%,超过欧盟42%的目标。Enags估计,到2030年氢气需求量将达到100万吨/年。英国,欧盟中能源资源丰富的国家之一,正通过政策和立法推
14、动能源效率提升、核能和可再生能源发展,以减少对传统矿物燃料的依赖并构建低碳经济。2014年,可再生能源发电量占比达19.2%,超过核电。2021年8月,英国发布英国氢能战略,目标到2030年在化工、炼油、电力和重型运输等行业脱碳中发挥氢能的关键作用,吸引40亿英镑投资,创造9000多个工作岗位。预计到2050年,英国20%-35%的能源消耗将基于氢,氢能经济产值达130亿英镑。英国计划到2030年氢气产量翻倍至10吉瓦,其中至少一半来自电解制氢;到2050年,低碳氢供应量将达到240-500太瓦时。2023年12月,英国能源安全和净零排放部发布氢气生产交付路线图,规划到2030年拥有高达10G
15、W的低碳氢产能,其中至少一半来自电解氢,到2025年拥有高达1GW的电解氢和高达1GW的碳捕获、使用和储存(CCUS)氢。3全球氢能产业概况及发展前景表.2:欧盟四国的主要氢能发展目标和规划国家相关政策氢能发展目标或规划德国国家氢能战略(2023/7)到2030年将国内电解氢能力从5吉瓦提升至至少10吉瓦,并预计氢能需求量将达到130太瓦时,其中50%到70%需进口荷兰国家氢能战略(2020/4)到2025年建立50个加氢站、推广15000辆燃料电池汽车和3000辆重型汽车,电解槽装机量达到3吉瓦至4吉瓦到2030年推广30万辆燃料电池汽车,电解槽装机量达到6吉瓦至8吉瓦西班牙氢能路线图(20
16、20/10)规划到2024年电解槽装机容量达到300到600兆瓦,到2030年达到4吉瓦国家能源和气候综合计划(PNIEC)(2023/7)规划2030年电解槽装机容量为12GW,工业领域74%的氢消费将转化为绿氢英国英国氢能战略(2021/8)规划到2030年氢气产量翻倍至10吉瓦,其中至少一半来自电解制氢到2050年,低碳氢供应量将达到240-500太瓦时,英国20%-35%的能源消耗将基于氢氢气生产交付路线图(2023/12)规划到2030年拥有高达10GW的低碳氢产能,其中至少一半来自电解氢,到2025年拥有高达1GW的电解氢和高达1GW的碳捕获、使用和储存(CCUS)氢。资料来源:公
17、开资料,H2 Plus Data欧洲氢能产业目前正快速增长,得益于政策扶持、技术进步和市场需求的共同推动,氢能在欧洲能源体系中的作用日益凸显。随着法规的助力和绿氢项目的持续推进,欧洲氢能项目的发展前景十分乐观。1.1.2北美氢能发展战略北美因其丰富的风能和太阳能资源,在氢能领域具有显著的自然和能源优势,特别是在电解水制氢方面。面对庞大的能源需求,美国和加拿大的氢能市场展现出强劲的增长势头。两国都在积极推动氢能产业,但各有侧重:美国致力于氢能技术的创新和全球竞争力,力求在全球氢能技术领域取得领先地位;而加拿大则利用其自然资源和科技优势,专注于“蓝氢”和“绿氢”的规模化生产,以增强其在国际市场上的
18、竞争力。美国在氢能产业的发展上采取了积极的策略,并在产业链各环节进行了战略布局。2002年,美国发布了国家氢能路线图,明确了氢能发展的方向和技术路径。2004年,美国启动了“氢能行动计划”,推动氢能技术的研究与应用。政策上,美国通过贷款担保、税收优惠和研发资金等激励措施,促进氢能技术研究,并建立了多个研究中心和示范项目。2022年8月,美国通过通胀削减法案(IRA法案),为清洁氢生产提供税收抵免,每公斤氢气最高可抵免3美元。同年9月,美国能源部发布国家清洁战略与路线图,目标成为绿色制氢领导者,并在多个领域布局。2023年6月,美国更新美国清洁氢能战略路线图,规划到2030年实现电解槽成本降至3
19、00美元/千瓦,运行寿命8万小时,效率65%,氢气价格降至1-2美元/千克;输配成本降至2-5美元/千克;固体氧化物燃料电池系统成本降至900美元/千瓦,运行寿命4万小时。到2030年美国清洁氢产量将从当前几乎为零增至1000万吨/年,到2040年、2050年分别增至2000万吨/年和5000万吨/年。部署清洁氢能将使美国在2050年的碳排放量比2005年减少约10%。美国规划从2027年开始出口清洁氢,在2030年成为最大出口国之一。4表.3:美国国家清洁氢能战略和路线图具体内容发展阶段主要规划第一阶段(2022-2023)至少确定3个有望实现氢能攻关计划目标的途径;高温电解槽测试时间达到1
20、万小时;至少确定3个生命周期碳排放评估方法;超过两份有条件的贷款计划协议重卡加氢速度10千克/分钟;与现行标准(2016年)相比,液氢加氢站占地面积减少40%;与2018年相比,氢能基础设施密封和金属耐久性提高50%;高压压缩机和低温泵流量400千克/小时;氢气流量计在20千克/分钟流量时精度优于5%重卡燃料电池成本170美元/千瓦(当前基准为200美元千瓦);公交车燃料电池耐久性1.8万小时;超过1.5兆瓦燃料电池用于数据中心电源;1兆瓦规模的电解槽和船用燃料电池;15辆燃料电池卡车在贫困社区运营;超过1个集成氢能制氨示范项目第二阶段(2024-2028)超过10个可再生能源、核能、配备碳捕
21、集与封存(CCS)的化石燃料/废物制氢示范项目;到2026年电解制绿氢规模化成本达到2美元/千克;低温电解槽效率51千瓦时/千克,寿命8万小时,成本250美元/千瓦;高温电解槽效44千瓦时/千克,寿命6万小时,成本300美元/千瓦;20兆瓦核能用于电解制氢供热氢气液化效率7千瓦时/小时;高压储氢罐碳纤维成本比2020年减少50%;燃料电池膜电极组件中膜/离聚物材料回收率达到50%,铂族金属回收率超过95%;电解槽产能超过3吉瓦重卡燃料电池成本140美元/千瓦;与当前基准(2020年)相比减少50%的铂族金属用量;氢还原炼铁规模1吨/周,进而达到5000吨/天;纯氢燃气轮机NOX排放浓度9 pp
22、m,选择性催化还原后排放浓度2 ppm;完成3个燃料电池超级重卡项目;在部落部署超过2个试点项目;4份社区福利协议;超过4个区域氢中心,多样化资源应用第三阶段(2029-2036)通过多样化生产实现绿氢产量1000万吨/年,绿氢成本1美元/千克;低温电解槽效率46千瓦时/千克,寿命8万小时,成本100美元/千瓦;高温电解槽保持或改进效率,寿命8万小时,成本200美元/千瓦氢气规模化供应成本4美元/千克(包括生产、输运和加氢站加氢环节);燃料电池膜电极组件中膜/离聚物材料回收率达到70%,铂族金属回收率超过99%;超过3条经验证的减排途径,同时满足能源和环境正义。重型卡车燃料电池成本达到80美元
23、/千瓦;固定式燃料电池成本900美元/千瓦,耐久性4万小时;超过4个规模化的终端应用示范项目(如氢冶金、制氨、储氢);超过1000万吨/年的清洁氢用于战略性市场资料来源:美国能源部(U.S.National Clean Hydrogen Strategy and Roadmap),H2 Plus Data加拿大是全球能源最丰富的国家之一,传统能源丰富,能源行业产出约占其国内生产总值(GDP)的11.8%。作为能源大国,加拿大之所以逐步减少本国丰富的传统能源使用,转而发展氢能,旨在全方位扩大氢能市场,使加拿大长期受益于氢经济。加拿大联邦政府在氢能发展方面的战略规划和目标主要体现在2020年12月
24、发布的加拿大氢能战略中。这份战略规划了加拿大氢能产业的三个阶段发展路径,包括奠基阶段(2020-2025年)、增长和多样化阶段(2025-2030年)以及市场快速扩张阶段(2030-2050年)。在奠基阶段,加拿大将侧重于规划和开发新的氢供应和分配基础设施,以支持成熟应用的早期部署,同时支持新兴应用的示范。中期阶段将实现氢能行业的增长和多样化,而长期阶段则着重于氢能市场的快速扩张。加拿大于2022年7月发布的清洁燃料法规(CFR),要求到2030年,化石燃料运输燃料的碳强度比2016年降低15%。2022年11月,加拿大公布清洁氢投资税收抵免政策(CHITC)。这项政策自2023年3月起生效,
25、并计划在2035年逐步取消。CHITC适用于所有获批生产氢气的项目,提供从项目成本的15%到40%不等的税收抵免。对于将清洁氢转化为氨的设备,抵免率特别设定为15%。这一政策旨在促进清洁氢能项目的投资,预计到2035年,CHITC将为氢能行业提供高达128亿美元的税收激励支持。加拿大利用其丰富的油砂和天然气储备、石油基础设施,采取多种途径生产氢能,包括电解制氢、化石燃料制氢和生物质制氢等。预计到2050年加拿大氢能产量将增加至2020年的7倍,每年生产超过2000万吨的低碳。魁北克省正在建设世界上最大的氢气生产设施,该设施2028年建成后将达到7万吨绿氢的年产能。截至2024年5月,5全球氢能
26、产业概况及发展前景加拿大部署低碳氢生产能力达到3450吨/年,已公布氢能项目达到80个,总投资超过1000亿加元,已参与12项国际氢能产业协议的制定,发布6项省级氢能战略。在氢能应用方面,已发布22项氢能行业标准,部署加氢站21座,为近6000户家庭提供掺氢天然气燃料服务。表.4:美国和加拿大的主要氢能发展目标和规划国家相关政策氢能发展目标或规划美国国家清洁氢能战略和路线图(2023/6)到2030年,美国清洁氢产量将从当前几乎为零增至1000万吨/年,到2040年、2050年分别增至2000万吨/年和5000万吨/年 美国在2050年的碳排放量比2005年减少约10%明确清洁氢能的战略性地位
27、及高影响力用途,降低清洁氢能成本,以及努力解决关键材料和供应链的脆弱性加拿大加拿大氢能战略(2020/12)到2050年成为全球三大清洁氢生产国之一,国内供应量超过2000万吨/年,终端价格达1.12.5美元/kg,二氧化碳减排量达1.9亿吨/年资料来源:公开资料,H2 Plus Data1.1.3南美氢能发展战略南美洲因其独特的地理优势和丰富的自然资源,在能源转型中扮演关键角色。该地区不仅油气资源丰富,而且在水力、风能和太阳能方面拥有巨大潜力。智利北部的阿塔卡马沙漠拥有高太阳辐射,为绿氢生产提供了条件;阿根廷计划到本世纪中叶实现500万吨的绿氢年产能。哥伦比亚则因其可再生能源潜力和战略位置,
28、成为南美绿氢生产和出口的有力竞争者。面对工业脱碳和气候目标的挑战,巴西、阿根廷、哥伦比亚和智利这些南美主要经济体,其碳排放主要来自难以减排的行业,如钢铁、石油和化肥生产,这些行业对氢的需求为氢能发展提供了动力。目前,这四个国家都在积极探索本地制氢和就近消费的模式,并已制定国家级氢产业战略,目标是在短期内实现脱碳,长期成为全球主要的氢能供应国。巴西总能源消耗的近一半都源自可再生能源,2023年可再生能源发电量占比更是高达93%。巴西政府很早就意识到电气化的局限性和相关难减排产业对国民经济的重要性,因此提前布局,在积极探索低碳氢解决方案和相关产业脱碳的同时,希望通过出口来获取稳定的收入。巴西自20
29、18年起表现出对氢能发展的兴趣,通过可再生能源和生物燃料科学技术与创新计划强调了利用可再生资源生产绿氢的潜力。2020年的2050国家能源计划将氢能技术定位为低碳经济转型的基础,目标是到2050年减少60%的二氧化碳排放。2021年7月,巴西发布国家氢计划指南,旨在发展国内氢能市场并融入国际市场,2023年8月发布2023-2025国家三年氢能工作计划设定了具体目标,包括推广低排放氢能生产示范工厂、每年通过海上风电生产3.5亿吨绿色氢气、到2030年成为全球低排放氢生产成本最低的国家,到2035年建立低排放氢枢纽。2024年,巴西总统签署了确立低碳氢法律框架的法律,并批准了为清洁氢气生产者提供
30、183亿雷亚尔税收抵免的法律,同时政府宣布投入约60亿雷亚尔支持清洁氢能源项目,与气候投资基金合作推动工业脱碳,这些投资总额超过300亿美元。有分析师估算,巴西凭借广泛和多样化的可再生能源,到21世纪中叶,或有潜力每年生产高达1.2亿吨的绿氢。据伍德麦肯兹2021年的估算,到2040年,巴西绿氢潜在需求介于720万900万吨。阿根廷于2023年9月发布的国家氢经济发展战略中设定从零开始快速发展绿氢的目标,以便到21世纪中叶达到500万吨的年产能。要实现这一产量水平,阿根廷需要在现有的16.4吉瓦产能基础上安装至少30吉瓦的电解槽,以及增加55吉瓦的可再生能源(主要是风能和太阳能)发电装机容量。
31、此外,阿根廷生产绿氢的近80%,相当于每年400万吨,将专门用于出口。据中国石化石油勘探开发研究院预测,2030年开始,阿根廷对低排放氢的消6费量将持续增长,到2035年达到10万吨/年,到2045年达到50万吨/年,到2050年达到100万吨/年。这些需求中至少有一部分需通过本地生产蓝氢来满足。哥伦比亚可再生能源资源非常丰富,再加上优越的战略地理位置(临近巴拿马运河)和务实的政府,被称为南美最有前途的绿氢生产国和出口国之一。哥伦比亚在其2021年发布的国家氢路线图中设定了目标,即到2030年至少安装1吉瓦的电解装置,并生产至少5万吨蓝色氢。该路线图还预测,利用风能生产的绿色氢将具有很高的成本
32、效益,预计到2030年,其生产成本可以降至每公斤1.7美元,而到2050年可能进一步降至每公斤1.1美元。智利风光资源禀赋优越,智利2020年发布的国家绿氢战略显示,将仅专注于绿氢生产,主要通过风能和太阳能发电制取绿氢。智利能源部估计,未来将建设太阳能发电装机容量2071吉瓦,陆上风电装机容量79吉瓦。总体来看,智利的可再生能源潜力较国内当前需求高出7085倍。国际能源署2019年发布报告称,智利拥有优质的可再生能源,叠加未来太阳能和风能技术成本的不断下降,智利北部和南部地区将成为世界上最具吸引力的可再生氢气生产基地之一,预计到2030年智利的制氢成本将为2.53.5美元/千克。智利最好的太阳
33、能资源也在北部地区,特别是靠近阿塔卡马沙漠的地带,太阳辐射水平是全世界最高,为绿氢生产提供了保证。此外,智利南北绵延4000多公里,非常适合发展陆上风电,尤其是智利南部地区。表.5:南美四国的主要氢能发展目标和规划国家相关政策氢能发展目标或规划巴西2023-2025国家三年氢能工作计划(2023/8)到2025年在全国范围内推广低排放氢能生产示范工厂。到2030年成为全球低排放氢生产成本最低的国家。建立低排放氢枢纽。每年通过海上风电生产3.5亿吨绿色氢气 对绿色氢气公司的税收优惠,并将用于氢能的研究经费从2020年的2900万雷亚尔增加到2025年的2亿雷亚尔(约合4000万美元)阿根廷国家氢
34、经济发展战略(2023/9)从零开始快速发展绿氢,21世纪中叶达到500万吨的年产能哥伦比亚国家氢路线图(2021/8)到2030年在轻型车辆和重型车辆中采用低排放氢 到2030年,哥伦比亚计划安装至少1GW的电解槽,并实现至少5万吨蓝氢的产量,以每公斤1.7美元的成本生产绿氢 到2050年,哥伦比亚北加勒比地区风能产生的绿氢成本将降至1.5美元/公斤智利国家绿氢战略(2020/11)到2025年开发5GW的电解能力 到2030年生产世界上最便宜的绿氢,目标价格低于每公斤1.5美元 到2040年成为世界三大氢出口国之一资料来源:公开资料,H2 Plus Data1.1.4东亚氢能发展战略东亚地
35、区作为世界范围内的能源消耗大区,持续性严重依赖进口化石燃料,改善资源短缺和保障能源安全的需求迫切。另一方面,东亚国家全数签署了巴黎协定,为应对减少碳排放的要求,需要通过可持续的绿色替代能源,推进能源转型。其中,日本、韩国、中国作为亚洲翘楚,在氢能相关政策的制定、氢能生产以及终端应用方面已走在了全球前列。7全球氢能产业概况及发展前景日本率先将氢能源的发展提升至国家战略层面,在2017年首次推出了氢能基本战略,并至2023年进行了策略的更新,该战略的核心目标是减少氢能源的成本并拓宽其使用范围,包括但不限于交通、建筑、重工业和石油精炼等关键领域,以期实现氢能源社会的构建。日本政府持续投资氢能领域,在
36、2019年的氢气和燃料电池战略路线图中设定了具体的技术规范和成本目标。目标是到2025年氢能汽车数量达到20万辆,2030年增至80万辆;加氢站数量分别增至320个和900个。韩国于2018年8月将“氢能经济”确定为与人工智能、大数据并列的三大创新增长战略投资领域之一,计划未来5年投入2.5万亿韩元,同年9月成立氢能推进委员会。2019年1月,韩国政府正式发布氢能经济发展路线图,希望以氢燃料电池汽车和燃料电池为核心,把韩国打造成世界最高水平的氢能经济领先国家。2022年11月,韩国第5届氢能经济委员会发布新氢能经济政策方向,聚焦“扩大规模与范围”、“强化基础与制度”、“升级产业与技术”三大发展
37、战略,发布了多项目标和具体实施方案。中国的氢能产业发展政策从2016年到2024年逐步从支持以燃料电池汽车为主,发展到工业、交通、建筑等多个领域,涵盖氢能制备、储运和应用的全产业链。2020年9月,习近平总书记发表重要讲话,明确中国将力争于2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和,自此应对气候变化的脱碳愿景成为大规模部署氢能的最重要驱动力。2022年,国家发展和改革委员会与国家能源局联合印发氢能产业发展中长期规划(20212035年),明确了氢能的战略定位是未来国家能源体系的重要组成部分、氢能是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体、氢能产业是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。2025年1月
38、1日起施行的中华人民共和国能源法明确将氢能定义为能源,为氢能未来的广阔发展奠定了基础。表.6:日本、韩国、中国的主要氢能发展目标国家相关政策氢能发展目标日本氢能基本展略(修订版)(2023/6)全面推进氢能汽车、氢能轨道交通网络和氢能发电、氢能海空动力、家庭用氢能综合能源系统等构建。到2030年,氢气(包含氨)的供应量为300万吨/年,成本为30日元/Nm,到2050年供应量达2000万吨/年,成本降至20日元/Nm。到2030年,普及约80万辆氢燃料电池乘用车,加氢站数量达到1000座,普及300万台家用燃料电池热电联产系统,燃料电池发电效率从 40-55%提高至 60%。韩国氢能经济发展路
39、线图(2019/1)到2040年,累计生产620万辆氢燃料电池汽车,其中,290万辆面向韩国国内市场,330万辆用于出口,包括氢燃料电池轿车、氢燃料电池巴士、氢燃料电池出租车、氢燃料电池卡车。建成1200座加氢站。到2040年,普及发电用氢燃料电池装置,使其总发电量达到15吉瓦(相当于韩国2018年全年发电总量的7%8%)。到2040年,普及家庭用及建筑用氢燃料电池发电装置,使其总发电量达到2.1吉瓦。到2040年,使氢气年供应量达到526万吨,每公斤价格降至3000韩元(约合人民币17.7元)。清洁氢能生态系统建设方案(2022/11)旨在创造大规模氢能需求并建立匹配基础与制度,拓展氢能生态
40、系统。目标是到2030年普及氢能商用汽车3万台、液化氢能充电桩70个,到2036年清洁氢能发电比重7.1%。2026年建成绿色氨运输船、2029年建成液化氢运输船。世界第一氢能产业战略(2022/11)旨在培育七大战略领域并完善监管制度,促进掌握核心技术与实现氢能产业化。目标到2030年掌握先进国家水平技术、世界一流的产品类别10种、氢能专门企业600个。氢能技术未来战略(2022/11)旨在推动清洁氢能生产技术国产化,并掌握氢能领域超级差距技术。目标水电解技术国产化率100%、掌握液氨技术、氢能移动出行市场达到第一。8国家相关政策氢能发展目标中国氢能产业发展中长期规划(2021-2035 年
41、)(2022/3)到2025 年,形成较为完善的氢能产业发展制度政策环境,产业创新能力显著提高,基本掌握核心技术和制造工艺,初步建立较为完整的供应链和产业体系。氢能示范应用取得明显成效,清洁能源制氢及氢能储运技术取得较大进展,市场竞争力大幅提升,初步建立以工业副产氢和可再生能源制氢就近利用为主的氢能供应体系。燃料电池车辆保有量约5万辆,部署建设一批加氢站。可再生能源制氢量达到10-20万吨/年,成为新增氢能消费的重要组成部分,实现二氧化碳减排100-200万吨/年。到2030年,形成较为完备的氢能产业技术创新体系、清洁能源制氢及供应体系,产业布局合理有序,可再生能源制氢广泛应用,有力支撑碳达峰
42、目标实现。到2035 年,形成氢能产业体系,构建涵盖交通、储能、工业等领域的多元氢能应用生态。可再生能源制氢在终端能源消费中的比重明显提升,对能源绿色转型发展起到重要支撑作用。资料来源:公开资料,H2 Plus Data东亚三国作为世界上拥有巨大清洁氢生产潜力,以及拥有庞大潜在需求和消费能力的地区,在向氢能经济转型方面具有广阔的前景。预计日本、韩国及中国政府会继续大力支持氢能产业的发展以及前瞻性的商业领域的应用,未来有望在氢能技术研发、绿氢供应和产业链的建设方面引领全球发展。1.1.5东南亚氢能发展战略从自然条件来看,东南亚天然具有发展可再生能源的基础,大部分国家和地区太阳能年总辐射量大于17
43、50kWh/,属于国际上太阳能资源最丰富的地区。太阳能以外,水电等可再生能源同样丰富,因此有充分的氢能开发潜力。同时,东南亚处于全球航运网络中的关键节点,有望在全球氢能贸易链条中发挥重要作用。早在2021年,东南亚国家联盟机构中负责能源领域的独立政府间组织东盟能源中心就发布报告东盟氢能经济前景、发展和应用,针对东盟国家严重依赖进口能源的问题,将氢能作为解决问题的理想方式,并规划了三个阶段,分步实施。此外,根据国际可再生能源署(IRENA)Renewable Energy Outlook for ASEAN:Towards a regional energy transition(2nd Edi
44、tion)中的预计,到2050年,东盟对零碳氢(即绿氢或使用CCS捕获二氧化碳排放的蓝氢)的需求将超过1100万吨。表.7:东盟国家的氢能发展规划路线图发展阶段主要规划第一阶段(2020-2025)拥有化石燃料资源和规模化的基础设施的国家开始生产和出口灰氢,并不断扩大这些氢能基础设施第二阶段(2026-2030)在拥有灰氢生产能力和基础设施建成后,利用碳捕获、利用和储存技术转向蓝氢的生产和出口第三阶段(2030-)不断降低可再生能源发电成本,使氢能具备竞争力,并使绿氢占据氢能的主导地位资料来源:东盟能源中心(ASEAN Centre for Energy),H2 Plus Data目前来看,泰
45、国、新加坡、马来西亚、印尼、越南等国在发展氢能方面走在了东盟国家的前列。2020年3月,泰国能源监管委员会(Energy Regulatory Commission)通过了2018-2037年替代能源发展计划(Alternative Energy Development Plan 2018-2037),将氢气列入“替代燃料”类别,目标到2036年消耗1万吨石油当量(约3500吨氢气)。2024年5月,泰国能源政策和规划办公室表示,计划将氢燃料纳入修订版的电力发展计划,目标使氢能发电占总电力供应的5%。2022年10月,新加坡政府公布了新加坡国家氢能战略,指出低碳氢将成为新加坡到2050年实现净
46、零排放9全球氢能产业概况及发展前景的主要减排技术,同时加强新加坡的能源安全和弹性。具体来看,低碳氢将在电力部门脱碳、减少工业排放和可持续的生产、海事和航空业脱碳等领域起到重要作用。但由于新加坡需要大量进口低碳氢,而氢储运的关键技术尚未形成商业化规模,并且“氢-氨”在终端应用的安全性还有待验证,新加坡将分阶段采用低碳氢,并将密切监测不同氢载体和终端应用的技术发展,相应地进行重大基础设施投资,以避免资产搁浅和土地占用。如科研进展与国际氢能供应链的发展与新加坡政府的预期相符,预计氢能可供应新加坡全国2050年约50%的用电需求。2023年8月,马来西亚发布国家能源转型路线图(NETR),将氢能列为六
47、大能源转型杠杆之一,到2050年逐步淘汰使用化石燃料重整产生的灰氢作为原料,每年生产250万吨绿氢,5%的重型汽车使用氢能,并建成3个低碳氢中心。随后的10月出台了氢能经济和技术路线图(HETR),为氢能产业发展设定了具体目标和行动计划,包括加强氢能产业投资和研发、打造氢能经济生态系统和产业链等。马来西亚预测HETR的实施就将产生121亿令吉的收入,预计到2030年将为该国的国内生产总值贡献490610亿令吉的贡献,同时预期到2050年该国将成为亚太地区的主要氢能出口国,并实现高达15%的温室气体减排。表.8:马来西亚氢能经济和技术路线图的分阶段目标发展阶段实施目标第一阶段(2022-2030
48、)重点是为国内氢需求建立支柱,启动向目标国家出口业务第二阶段(2031-2040)重点是开发有针对性的商业规模生产和应用,以吸引对商业上可行的项目的进一步投资第三阶段(2041-2050)重点是建立一个国内和出口的组合,并拥有来自不同类型氢的健康氢项目流资料来源:氢能经济和技术路线图,H2 Plus Data2023年12月,印尼政府发布了国家氢能战略,目标到2060年实现年产990万吨氢气,并分配至工业、交通、电力及家庭用气网络。印尼能源和矿产资源部(ESDM)目前正在起草新能源和可再生能源法案(EBET法案),制定绿氢开发商提供激励和税收减免的相关政策。其他发展规划及行业标准,如国家氢和氨
49、路线图,加氢站劳动安全卫生环境标准等也在制定中。根据印尼国家石油公司旗下的能源公司Pertamina NRE的数据,印尼对当地氢能的需求到2050年将达469TWh。印尼拥有亚太地区第二大天然气储量、全球第二大地热潜力,具备发展蓝氢和绿氢的天然条件,凭借靠近日本、韩国和新加坡等主要氢能市场的地理优势,有望能为氢能领域的重要参与者。2024年2月,越南政府批准了到2030年越南氢能发展战略和2050年愿景,目标到2030年通过可再生能源和其他碳捕获技术生产10-50万吨/年的氢气,到2050年将该产能提高到1000-2000万吨/年,形成以可再生能源、新能源、绿色氢能为主的能源产业生态系统,并成
50、为可再生能源及绿色氢能出口国和地区清洁能源产业中心。根据国家战略,越南希望到2050年提高绿色氢和碳捕获技术,并建立氢在电力生产、交通运输(公路、铁路、水路、航空)、工业生产(钢铁、水泥、化工、炼油)以及商业和住宅使用方面的市场。在电力生产方面,越南计划试点天然气与氢和煤与氨共燃,以实现2021-2030年国家电力发展计划(PDP 8)下的燃料转换目标,并展望到2050年氢能及氢基燃料能占到最终能源需求的10%。10表.9:东南亚五国的主要氢能发展目标和规划国家相关政策氢能发展目标或规划泰国2018-2037年替代能源发展计划(2020/3)将氢气列入“替代燃料”类别,目标到2036年消耗1万
51、吨石油当量(约3500吨氢气)新加坡新加坡国家氢能战略(2022/10)围绕五大关键点发展低碳氢,实现2050年净零排放的目标:1)通过“探路者项目”,对处于商业起始阶段的先进氢能技术进行实验2)投资研发,以解决关键技术瓶颈3)追求国际合作,以实现低碳氢供应链4)进行长期土地和基础设施规划5)支持劳动力培训和更广泛的氢经济发展马来西亚国家能源转型路线图(NETR)(2023/8)到2050年逐步淘汰使用化石燃料重整产生的灰氢作为原料,每年生产250万吨绿氢,5%的重型汽车使用氢能,并建成3个低碳氢中心氢能经济和技术路线图(HETR)(2023/10)氢能将成为马来西亚新能源经济的基石,在东盟国
52、家中处于领先地位,并建立强大的全球氢能供应链,重点是向亚太地区出口氢能马来西亚将通过能源多样化实现可持续能源结构,促进氢在储能中使用和作为CCGT的燃料,从长远来看,将创造68.2TWh/年的氢需求马来西亚将投资氢能技术,在移动出行领域建立了更广泛的生态系统,从长远来看,将创造30.5TWh/年的氢需求印尼国家氢能战略(2023/12)目标到2060年实现年产990万吨氢气,并分配至工业、交通、电力及家庭用气网络越南到2030年越南氢能发展战略和2050年愿景(2024/2)到2030年通过可再生能源和其他碳捕获技术生产10-50万吨/年的氢气,到2050年将该产能提高到1000-2000万吨
53、/年资料来源:公开资料,H2 Plus Data就当前整个东盟来看,当地的氢能产业发展还处在起步阶段,发展基础较为薄弱,制氢设备等需要依赖进口。同时,绿氢制造成本高、氢终端应用领域创新不足、储运技术不完善等问题也仍然存在。东盟各国需要根据实际发展情况,继续出台新的国家政策和金融机制,指引当地氢能产业的进一步发展。1.1.6澳洲氢能发展战略在澳洲,澳大利亚的氢能发展较为突出。近年来,澳大利亚正向清洁能源转型,煤炭消费量占比从2010年的45%下降至2020年的34%,而可再生能源与天然气消费量逐年上升,10年CAGR分别为4%和3%,占比分别从2010年的6%和25%上升至2020年的8%和33
54、%。澳大利亚地质局评估,澳大利亚国土面积的11%(约87万平方公里)可用于借助可再生能源制备氢气,预测这部分土地可生产全球2050年全部的氢气需求量。澳大利亚致力于成为绿氢的主要生产国,并积极吸引投资以推动氢能产业。自2018年澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)发布国家氢能发展路线图,预测2030年亚洲对进口氢气的需求将达到99亿澳元以来,澳大利亚在2019年发布了国家氢能战略,成为全球第三个发布此类战略的国家。2024年9月,澳大利亚更新了这一战略,全面覆盖技术研发、示范项目、资金支持和税收激励,目标是到2050年实现年产1500万吨绿色氢气,潜在产能达3000万吨。目前,澳大利亚
55、有100多个潜在项目,投资额在1550亿至2030亿美元之间,占全球清洁氢11全球氢能产业概况及发展前景项目投资额的近40%。根据IEA的评估,如果进展顺利,澳大利亚有望在2030年成为全球最大的氢出口国之一。1.1.7中东北非氢能发展战略随着全球能源转型步伐的加快,多个中东北非国家正积极发展绿色产业,以实现能源转型、环境保护与经济增长等多重目标。从自然条件来看,中东北非地区拥有强烈的日照、丰富的风能以及大量无人居住的土地,使其在利用可再生能源生产绿氢方面具有巨大的优势。另外,由于地理位置的因素,对于处于能源危机中的欧洲而言,中东北非地区也是其重要的清洁能源原产地,两者近年达成了多项战略合作。
56、这些因素都促成了当前以阿联酋、阿曼、沙特阿拉伯、摩洛哥、埃及为首的中东北非五国正大力发展绿氢产业。2021年11月,阿联酋宣布了氢能领导路线图,使其成了中东北非地区第一个根据巴黎协定宣布到2050年净零战略倡议的国家,计划到2030年在全球氢及其衍生物市场份额达到25%。2023年7月,阿联酋正式发布国家氢能战略,表明低碳氢在未来阿联酋能源结构改善、经济结构转型中将发挥重要的推动作用,目标到2031年每年生产氢气140万吨,包括100万吨绿氢和40万吨蓝氢;到2050年增加至每年生产1500万吨氢气,跻身全球十大绿氢生产国之列。2016年,阿曼发布阿曼2040愿景,规划到2030年可再生能源消
57、费比例达到30%,2040年达到35-39%,并于2021年正式启动。2022年10月,作为阿曼2040愿景的重要补充,阿曼能源和矿产部发布绿色氢能战略,目标到2030年每年生产绿氢100-125万吨,到2040年提高至每年325-375万吨,到2050年进一步提高至每年750-850万吨。生产的氢气将用于满足国内工业脱碳和国际绿氢需求。阿曼政府估计,为实现这些目标,到2050年需要累计投资1400亿美元,另外还需要1900亿美元以支持国家的净零排放战略。国际能源署(IEA)2023年6月发布的阿曼可再生氢:转型中的生产者经济报告认为,到2030年,阿曼生产可再生氢的成本可能降至每千克氢1.6
58、美元,有望成为中东最大的氢出口国、全球第六大氢出口国。沙特阿拉伯同样于2016年批准了国家转型计划2020,提出摆脱对原油的依赖从而实现收入多元化的首要战略目标,同年发布2030愿景,提出要大力发展天然气和包括太阳能、核能等在内的新能源。2017年,作为2030愿景的组成部分,国家可再生能源计划启动,目标到2030年实现新能源发电装机58.7GW,构成发电装机总量的50%,为发展绿氢产业奠定了基础。2020年,沙特阿拉伯发布国家氢能战略,目标到2030年氢产量达到290万吨/年,到2035年进一步提升到400万吨/年。2021年3月提出的绿色沙特倡议,计划到2030年实现每年减少2.78亿吨碳
59、排放,到2060年实现温室气体“净零排放”,并致力于推动氢能生产链本地化,成为全球清洁氢能供应商。摩洛哥于2019年成立了国家氢能委员会,并于2021年1月发布了绿氢路线图,预计到2030年该国工业、交通、储能、出口领域对绿色氢能产业及其衍生物的需求将达到13.9-30.1 TWh,到2050年可能提升至153.9-307 TWh。摩洛哥目标到2030年绿色氢能及其衍生物的市场规模占到全球需求的4%,并优先向欧洲出口。绿氢在其国内的用途包括用作化肥生产的原材料(原料)、运输燃料(货运、公共 交通、航空)和储能。2022年11月,埃及作为联合国气候变化框架公约第27次缔约方会议(COP27)的东
60、道主,宣布了与欧洲复兴开发银行(EBRD)合作编写的埃及国家绿氢战略,提出埃及致力于成为全球绿氢枢纽,到2040年将绿氢产量提高到占世界总产量的8%。新战略将使绿氢能到2025年为埃及GDP贡献180亿美元,届时,埃及绿氢的生产成本将为2.7美元/公斤,到2050年将大幅削减至更具竞争力的1.7美元/公斤。同期还发布了欧盟-埃及可再生氢能伙伴关系联合声明,并与多国签署了十余份在苏伊士运河经济区(SCZone)建设绿氢工厂的谅解备忘录。12此外,欧洲正在建造南部氢能走廊SoutH2 Corridor。作为欧洲氢能骨干EuropeanHydrogen Backbone的一部分,其起始于北非,经过意
61、大利、奥地利、德国,计划将地中海南部地区生产的绿氢输往欧洲。该输氢管道项目预计长3300公里,每年可确保至少400万吨氢气运抵欧洲,满足欧盟2030年氢气进口目标的40%,最早将在2030年前投运。另一方面,欧洲工程设计、咨询和咨询领域的领袖企业AFRY和检验、认证和咨询工程领域的跨国公司RINA正联合研究海湾至欧洲的氢气管道连接卡塔尔、沙特阿拉伯、埃及并穿越地中海到达欧洲的氢气管道概念。连接中东北非到欧洲的输氢管道的建设,也将有利于中东北非地区氢能产业的长远发展。表.10:中东北非五国的主要氢能发展目标国家相关政策氢能发展目标阿联酋国家氢能战略(2023/7)2031年每年生产氢气140万吨
62、,包括100万吨绿氢和40万吨蓝氢;到2050年增加至每年生产1500万吨氢气阿曼绿色氢能战略(2022/10)2030年每年生产绿氢100-125万吨,到2040年提高至每年325-375万吨,到2050年进一步提高至每年750-850万吨沙特阿拉伯国家氢能战略(2020)2030年氢产量达到290万吨/年,到2035年进一步提升到400万吨/年摩洛哥绿氢路线图(2021/1)到2030年工业、交通、储能、出口领域对绿色氢能产业及其衍生物的需求将达到13.9-30.1 TWh,到2050年可能提升至153.9-307 TWh。摩洛哥目标到2030年绿色氢能及其衍生物的市场规模占到全球需求的4
63、%埃及埃及国家绿氢战略(2022/11)致力于成为全球绿氢枢纽,到2040年将绿氢产量提高到占世界总产量的8%资料来源:公开资料,H2 Plus Data中东北非地区发展氢能面临不少现实挑战。一是技术和人才方面仍存在短板,氢能研发和生产水平亟待提高,二是配套基础设施有待完善。此外,非洲地区由于缺乏资金,到2050年将需要4,500亿至9,000亿美元投资来打造当地的氢能经济,非常依赖国际社会的大量参与和支持。1.2全球水电解制氢用电解槽的出货量及未来展望(2024-2030)得益于各国政府氢能政策的支持和企业对绿色能源转型发展的重视,再加上新进入者的持续涌现,电解水设备市场保持极快的增长速度。
64、根据国际能源署及弗若斯特沙利文的统计,2018年-2023年期间,全球电解槽出货量从140MW增长至1908.2MW,复合增长率达到68.6%,其中碱性电解槽出货量从114.8MW增长至1412.1MW,复合增长率为65.2%,PEM电解槽出货量从25.2MW增长至496.1MW,复合增长率达到81.5%。随着全球各国电解水制氢产能建设加速,全球电解槽出货量或将继续保持快速增长,预计到2030年全球电解槽出货量将达到102534.1MW,其中碱性电解槽出货量将达到62736.2MW,PEM电解槽出货量将达到39797.9MW。13全球氢能产业概况及发展前景图.1:全球电解槽出货量(MW)?资料
65、来源:国际能源署、弗若斯特沙利文、H2 Plus Data1.3全球及主要地区燃料电池汽车销量规模及未来展望(2024-2030)2023年是全球各大经济体正式走出新冠疫情的第一年,世界经济开始从疫情和乌克兰危机的阴影中逐渐恢复。然而,全球氢燃料电池汽车的销量未能与经济恢复共振,反而出现大幅下滑。除中国以外,其他主要国家和地区的氢车销量均出现不同程度的下跌。其中,韩国市场全球氢燃料电池汽车销量一改往年增长势头,销量直接减半。图.2:2014-2023年全球主要国家氢车销量(辆)?数据来源:中国机动车上险数据,韩国国土交通部,日本自动车贩卖协会联合会,德国联邦交通局,加州燃料电池合作伙伴组织,H
66、2 Plus Data2023年,全球主要国家氢车销量合计为15,952台,同比减少18.5%。按国别来看,韩国市场在2022年达到销量破万之后,于2023年踩下“急刹车”,全年仅售出氢车4,635台,同比锐减55%,大幅拖累当年全球氢车销量。主要原因为:1)韩国政府于2023年年中将氢燃料电池乘用车补贴从3,600亿韩元(约人民币19.5亿元)大幅下调至2025亿韩元(约人民币11亿元);2)韩国最大的加氢站运营商Hydrogen Energy Network宣布对氢气加价34%,由9,794韩元/kg(约人民币53元)提升至13,112韩元/kg(约人民币71元)。上述两大不利因素使得氢车
67、持有和驾驶成本飙升,消费者更倾向于购买同等级别的电车和油车。14表.11:NEXO、现代IONIQ、大众.Arteon.每公里费用情况车型每公里费用(韩元)每公里费用(人民币)NEXO1240.67现代IONIQ(电车)700.38大众Arteon(燃油车)980.53资料来源:Hydrogen Insight,H2 Plus Data另一方面,韩国政府宣布将2024年氢燃料电池巴士的补贴增加到3400亿韩元(约人民币18.4亿元),与2023年相比翻倍。韩国政府官员表示表示此举旨在新增1,500台氢燃料电池巴士的投放。可以看出,韩国政府推广氢车的重心已开始从乘用车转向商用车领域。中国销量大幅
68、提升53%,达到7,654台;美国市场相对稳定,全年销量2,978台,同比微增10%;日本和德国氢车市场则持续萎缩,分别仅售出422台和263台,同比分别减少50%和67%。从近2年的复合增长率来看,仅有中国市场实现了正增长,2年CAGR高达102%,也印证了中国政府支持氢燃料电池汽车发展的决心,以及氢燃料电池技术在商用车端应用的可行性。图.3:2023年全球主要国家氢车销量增长率?资料来源:中国机动车上险数据,韩国国土交通部,日本自动车贩卖协会联合会,德国联邦交通局,加州燃料电池合作伙伴组织,H2 Plus Data未来随着各国氢能战略的陆续推进,燃料电池技术、储运技术进步,加氢站基础设施陆
69、续完善,全球燃料电池汽车销量将不断增长。香橙会研究院基于2024年各主要国家已公示燃料电池汽车销量及各国燃料电池汽车推广规划进行预测,2024年日本、美国、中国、韩国、德国的氢车销量将分别达919辆、497辆、11271辆、3511辆、305辆,全球的氢车销量将达16502辆;2030年日本、美国、中国、韩国、德国的氢车销量将分别达419935辆、611493辆、614654辆、88913辆、119758辆,全球的氢车销量将达1854753辆。15全球氢能产业概况及发展前景图.4:2024-2030年全球主要国家氢车销量预测(辆)?资料来源:H2 Plus Data(2024 年日本、美国、中
70、国、韩国、德国预测值分别按 117%、-83.3%、47.3%、-24.3%、15.9%的同比增速进行测算,2025-2030 年日本、美国、中国、韩国、德国预测值分别按 177.6%、227.3%、94.7%、71.4%、170.6%的复合增长率进行测算。)从全球氢车保有量来看,截止2023年12月31日,全球已累计投放氢车84,630台,同比增长23.2%。其中,韩国氢车保有量达34,258台,占比40.5%,同比减少2.7个百分点,但仍然位居全球第一;中国保有量为21,150台,占比25%,同比提升5.3个百分点,位列第二;美国保有量为17,957台,占比21.2%,占比微降0.6个百分
71、点。日本8,904台,占比10.5%,同比降低1.8个百分点;而德国仅累计投放2,361台,占比2.8%,同比微降0.3个百分点。图.5:2023年全球主要国家氢车保有量(辆)?资料来源:中国机动车上险数据,韩国国土交通部,日本自动车贩卖协会联合会,德国联邦交通局,加州燃料电池合作伙伴组织,H2 Plus Data根据香橙会研究院及国泰君安证券预测,2024年日本、美国、中国、韩国、德国的氢车保有量将分别达9823辆、18454辆、32421辆、37769辆、2666辆,全球的氢车保有量将达101,132辆;2030年日本、美国、中国、韩国、德国的氢车保有量将分别达806972辆、121693
72、2辆、1220268辆、303161辆、228629辆,全球的氢车保有量将达3,775,962辆。16图.6:2024-2030年全球主要国家氢车保有量预测(辆)?资料来源:H2 Plus Data17氢能产业中催化剂的应用及技术发展概况2、.氢能产业中催化剂的应用及技术发展概况2.1氢能催化剂反应原理及技术发展趋势2.1.1PEM 电解槽催化剂反应原理及技术发展趋势电解水催化剂是电解槽中阴极和阳极的核心功能部分,是水电分解产生氢气或氧气的直接部位,起着提高电解槽的产氢速率、降低产氢能耗、保证电解槽运行稳定性等作用。在质子交换膜电解槽中发生的反应与燃料电池为互逆反应,主要涉及阳极的析氧反应(O
73、ER)和阴极的析氢反应(HER)。阳极:2H2O4H+O2+4e_(四电子转移,缓慢动力学过程)阴极:2H+2e_H2(两电子转移,快速动力学过程)根据各种金属的HER火山图所示。Pt处于火山图顶峰,是活性最好的HER电催化剂,并且在酸性环境中也表现出优异的稳定性,碳负载 Pt 纳米颗粒(Pt/C)是目前最广泛应用于PEM电解槽的HER催化剂。图.7:不同金属的HER火山图资料来源:Prediction of Enhanced Catalytic Activity for Hydrogen Evolution Reaction in Janus Transition Metal Dichalc
74、ogenides,H2 Plus Data阳极发生四电子转移,与只发生两电子转移的阴极析氢反应相比需要更高的过电势,对水电解过程整体效率的影响更大。因此,有必要获得能够降低动力学势垒的高效OER催化剂。铂族贵金属具有高活性和良好的选择性,并且可以在恶劣的环境中稳定发挥作用。对于酸性水氧化,催化剂活性与含氧中间体结合能差之间的关系形成火山趋势,如图8所示,通过调节中间体在催化剂表面的结合强度可以优化反应活性。贵金属氧化物的OER活性随着它们的亲氧性而增加,遵循RuIrRhPdPtAu,而结构耐久性则依次为PdPtRhIrAuRu。Ir基和Ru基氧化物表现出最好的性能,但RuO2在酸性环境中容易被
75、氧化溶解失活,稳定性较差,故选取IrO2作为催化剂。18图.8:不同金属氧化物的OER火山图资料来源:Recent Progress in Electrocatalysts for Acidic Water Oxidation,H2 Plus Data目前二氧化铱的制备方法包括化学沉淀法、凝胶法、热分解Admas法、多元醇法、电化学氧化、溅射等方法。传统方法主要是将铱粉在空气或氧气中加热至1000生成二氧化铱,或是向铱盐中加入碱,得到 Ir(OH)4后将其加热或氧化反应生成二氧化铱。PEM电解槽的阳极电催化剂主要分为Ir、Ru等贵金属/氧化物及其二元、三元合金/混合氧化物,和以钛材料为载体的负
76、载型催化剂。以IrO2催化剂为主流。阴极PEM制氢催化剂与燃料电池催化剂同为铂碳催化剂,但工作环境不同,前者亲水疏气,后者亲气疏水。部分企业直接采购燃料电池催化剂用作阴极催化剂,也有企业开发了配比载量不同的制氢阴极催化剂。表.12:PEM电解槽催化剂的主要分类主要分类具体分类主要成分优势研究方向阳极用铱基Ir、IrO2(主流)析氧反应活性略低于RuO2,但具有更高的耐腐蚀性、稳定性减少贵金属用量、提高催化活性、稳定性钌基Ru、RuO2析氧反应的活性最强、价格相对低廉合金型Ir、Ru、Ta、Sn、Ti等其他二元或多金属的金红石氧化物高活性、高稳定性载体催化剂TiO2、TiC、TaC、SnO2、I
77、TO、FTO、ATO等已被作为OER的抗氧化载体,与铱基,如催化剂结合使用IrRuOx/TiO2、Ir/TiC、IrO2-ITO等催化剂防止碳纸氧化、高活性、化学稳定性阴极用铂基Pt、Pt/C(主流)析氢反应活性强,在酸性PEM环境中具有高耐腐蚀性钯基Pd、Pd/C耐腐蚀性强,成本相对较低非金属硫化物、磷化物、碳化物和硝酸盐等无机物降低贵金属用量资料来源:公开资料、H2 Plus Data19氢能产业中催化剂的应用及技术发展概况目前PEM电解水制氢阴极催化剂主流应用铂载量约60%-75%,阳极催化剂主流应用铱载量为70%-80%。在技术发展方向上,为了提高PEM电解水制氢技术在商业应用中的竞争
78、力,催化剂的发展趋势主要集中在开发低铱催化剂以提高催化剂的活性和稳定性,并降低成本。研究人员正在从三个方向探索:制造Ir和Ru的二元或多金属氧化物,以提高稳定性、内在活性或稀释贵金属含量;使用高表面积的载体来分散活性催化剂,以减少负载;使用替代的制备方法和催化剂结构,如核-壳型结构和薄膜来减少高成本催化剂的负载。为了减少PEM电解槽中阴极PGM催化剂的用量,也在探索诸如硫化物、磷化物、碳化物和硝酸盐等非贵重无机替代品作为HER催化剂。2.1.2PEM 燃料电池催化剂反应原理及技术发展趋势燃料电池催化剂位于质子交换膜的两侧,主要由碳载体和铂或铂合金组成,用于降低电极反应的活化能,促进氢、氧在电极
79、上的氧化还原过程,提高反应速率,提高电池输出电压和电流密度,是决定膜电极乃至电堆性能和成本最关键的因素。在燃料电池电极反应中,主要涉及阳极的氢氧化(HOR)和阴极的氧还原(ORR)。阳极:H22H+2e-(两电子转移快速动力学过程)阴极:O2+4H+4e-2H2O(四电子转移,缓慢动力学过程)阳极的电化学反应过程很快,阴极的反应过程缓慢,由于阴极ORR反应速率比阳极HOR反应低6个数量级,因此总反应的反应速率取决于阴极,阴极催化剂用量约是阳极的8倍。根据HOR和ORR的火山图,无论是阴极还是阳极,Pt具有良好的电化学活性,是用于催化剂的优选。目前比较常用的阳极是Pt/C,一种将Pt的纳米颗粒分
80、散在碳粉载体上的搭载性催化剂,技术成熟。而阴极材料除了Pt/C之外,也能够以其他二元合金的来做催化,如Pt-Co/C、Pt-Pb/C、Pt-Ni/C。由于燃料电池阴极反应比阳极反应更加复杂,因此阴极催化剂的铂用量远高于阳极,降低阴极催化剂铂用量是产业研究的重点。图.9:不同金属的HOR与ORR火山图资料来源:Catalyst Engineering for Electrochemical Energy Conversion from Water to Water:Water Electrolysis and the Hydrogen Fuel Cell,H2 Plus Data20铂基催化剂可
81、进一步细分为单原子型和合金型,单原子铂基催化剂的ORR 活性高,合金型铂基催化剂和核壳型铂基催化剂都在原有铂的基础上通过添加金属降低铂用量并增加利用率,特殊形貌铂基催化剂主要通过特殊的结构设计降低铂含量;非铂系催化剂中,钯系催化剂和非金属碳基材料催化剂大大降低成本,金属氧化物和含过渡金属氮掺杂碳材料催化剂也具备一定的催化活性。虽然由于对成本低廉的非铂催化剂的一系列研究开发,绝大多数非铂催化剂的性能出现大幅度提升,但这类催化剂的ORR活性仍与Pt基催化剂有一定的差距。Pt/C(碳主要作载体用)因其分子吸附和解离行为优异,ORR活性高,仍是当前燃料电池阴极催化剂的主流商用材料。表.13:燃料电池催
82、化剂主要分类及其性能主要分类具体分类主要成分原理优势研究方向铂系催化剂单原子铂基催化剂Pt/C碳作为催化剂的载体,Pt负载其上提高贵金属利用率,氧还原活性高减少Pt用量、提高催化活性、耐久性合金型铂基催化剂Pt-Fe/Pt、Pt-Co/Pt添加金属制备催化剂降低贵金属用量的同时获得相对较好的氧还原催化性能核壳型铂基催化剂Pd-Pt廉价金属或金属合金作为核,在核的上面包裹Pt降低贵金属用量并增加利用率,高活性和稳定性特殊形貌铂基催化剂Pt-Co-PND、Pt-Ni-GND通过利用表面活性剂修饰Pt原子周围的官能团,调节了Pt和过渡金属Ni和Co的合金程度提高氧还原过程中的电催化性能非铂系催化剂钯
83、系催化剂Pd为主、Pd-AgNSs、Pd-PbNSs、Pd-AuNSs在所有过渡金属元素中Pd有最接近Pt的ORR的过电势低成本、高性能含过渡金属氮掺杂碳材料催化剂M-N-C掺杂过渡金属原子与氮分子之间的碳纳米材料氮原子掺杂的碳纳米材料的成本低、物理化学稳定性高且催化活性较高金属氧化物催化剂MnO金属氧化物分子结构很特殊,自身原本就存在正或负离子的缺陷电位,因此可能产生活性中心优异的氧还原催化活性、对硼氢酸根的耐受性高非金属碳基材料催化剂B、N、P等列杂原子和掺杂碳基催化剂由各种碳基材料组成成本低资料来源:燃料电池铂系与非铂系催化剂研究进展、铂合金燃料电池催化剂的合成与性能研究,H2 Plus
84、 Data溶液法是催化剂的主流量产方式。Pt/C 催化剂制备方法主要有浸渍搅拌法、溶液法(多元醇法、油胺法)、BaOH4法等。其中浸渍还原法和BaOH4 法生产工艺简单,但浸渍还原法得到的催化剂,金属纳米粒子的粒径分布较宽、分散性较差,影响催化剂的活性。BaOH4法所得催化剂的批次均一性同样较难控制。溶液法制备过程简单、对设备要求低、重复性高,因此适用于量产制备催化剂。21氢能产业中催化剂的应用及技术发展概况图.10:氢燃料电池铂基催化剂的主要制备方式?资料来源:燃料电池用催化剂和微孔层的构筑及性能研究、质子交换膜燃料电池 t/催化剂材料制备研究,H2 Plus Data目前燃料电池铂碳催化剂
85、铂载量一般在20%以上,以50%铂载量为主流,要求铂纳米颗粒粒径在2-5nm、粒径分布窄、在碳上分散均匀,不含有害杂质如(Cl)。在技术发展方向,科研机构及企业通过采用新型碳载体、Pt纳米结构、精确控制Pt基合金的合成、非贵金属催化剂等方式,改善催化剂的性能并取得较大进展,整体来看主要包括提升催化剂的活性和耐久性及对铂的替代。2.2全球主流氢能催化剂企业产品情况欧美及日本的氢能催化剂产业发展较成熟,代表企业包括田中贵金属(Tanaka)、庄信万丰(Johnson Matthey)、优美科(Umicore)、贺利氏(Heraeus)、日清坊株式会社(Nisshinbo)、科特拉(Cataler)
86、、Pajarito Powder、3M等。中国市场以进口催化剂为主,国产催化剂占有比例逐年显著提升,已形成与进口催化剂全方位竞争的格局。例如济平新能源、中科科创、擎动科技、唐锋能源、氢电中科等企业已初步具备了氢能催化剂的国产化与批量供货能力。2.2.1田中贵金属田中贵金属集团于1885年在日本创立,以贵金属为核心,一百多年来在日本国内外进行工业用贵金属制品以及用于宝石饰品及资产的贵金属商品的制造和销售。与氢能利用的相关领域中,集团下属的田中贵金属工业株式会社负责各类贵金属催化剂产品的研发、制造,主要为市场提供制氢、提纯、氢能利用的相关产品以及相关贵金属的循环回收利用。公司的燃料电池用催化剂产品
87、包括铂碳催化剂、铂合金催化剂、铂钌催化剂,当前已广泛应用于该行业。同时也在开发用于PEM电解槽电极的高活性、高耐久性的贵金属催化剂。主要客户有本田、亿华22通、捷氢科技、重塑能源、国鸿氢能等。(1)铂催化剂标准品田中贵金属使用在多种碳载体上高分散负载Pt的技术,开发了能最大限度发挥Pt催化剂性能的品种、能抑制在燃料电池运行时负荷波动导致Pt溶出的品种、能提高高电位耐久性的品种等多种产品,成为当前的标准催化剂。表.14:田中贵金属铂催化剂标准品品号Pt 载体量(wt)碳载体TEC10E40E40高比表面积碳TEC10E50E50TEC10E60TPM60TEC10E70TPM70TEC10V30
88、E30VULCAN XC72TEC10V40E40TEC10V50E50资料来源:田中贵金属官网,H2 Plus Data(2)铂合金催化剂标准品田中贵金属通过优化合金催化剂负载工艺,提高催化剂活性/分散性,开发出具有高氧还原活性的PtCo催化剂。表.15:田中贵金属铂合金(PtCo)催化剂标准品品号Pt 载体量(wt)碳载体TEC36E3230高比表面积碳TEC36E5250资料来源:田中贵金属官网,H2 Plus Data图.11:作为阴极的铂/铂合金催化剂特性资料来源:田中贵金属官网,H2 Plus Data23氢能产业中催化剂的应用及技术发展概况(3)铂,钌催化剂标准品田中贵金属通过对
89、催化剂种类的组合进行彻底评估并反复开发和优化工艺,开发出具有良好抗一氧化碳中毒特性的PtRu合金催化剂,成为当前改质氢燃料的标准阳极催化剂。表.16:田中贵金属铂,钌催化剂标准品品号Pt,Ru载体量(wt)摩尔比(Pt:Ru)碳载体TEC61E54541:1.5高比表面积碳TEC61E54-HT2541:1.5TEC62E58-HT581:2资料来源:田中贵金属官网,H2 Plus Data图.12:作为阳极的铂,钌催化剂的耐一氧化碳(CO)毒害特性评价资料来源:田中贵金属官网,H2 Plus Data2.2.2庄信万丰庄信万丰集团于1817年创立于英国,是专注于可持续发展领域的全球性专用化学
90、品公司,也是全球最大的铂族贵金属交易商和精炼商之一。主营业务包括汽车尾气催化剂、铂族贵金属回收业务、化学工业脱碳相关催化剂、氢能核心材料及零部件。在燃料电池和电解水制氢领域,其业务范围涵盖催化剂、催化剂涂层膜(CCM)和膜电极组件(MEA)等。此外,庄信万丰还具备领先的甲醇技术、氨裂解催化剂技术、二氧化碳捕集与封存技术等,可以帮助传统灰氢或蓝氢实现脱碳,近年已获得多笔欧洲及南美等地的项目订单。燃料电池领域客户包括EKPO、奔驰、宝马、通用、大众等,水电解制氢领域客户包括Plug Power、Hystar、中国石化等。庄信万丰燃料电池催化剂,包括 Pt/C催化剂和铂合金催化剂产品。同时,庄信万丰
91、还提供不同解决方案的膜电极产品,包括完全单元化的MEA(附有GDL 的7层)、5层MEA(不附有GDL的密封MEA)、3层催化剂涂层膜(CCM)。24表.17:庄信万丰燃料电池催化剂产品情况HISPEC 催化剂类型10002000400050006000910010000103001210013100产品描述Pt BlackPt/XC72RPt/XC72RPt-Ru/XC72RPt-Ru BlackPt/AC01Pt-Ru/XC72RPt-Ru/Denka black 50%compressedPt-Ru/AC01Pt/AC01参考编号S128511S1209S128514 S128515 S
92、128516 S128529 S128520S128532S128526 S128538产品外观黑色粉末 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 黑色粉末铂载量,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钌载量,wt%(干燥基)9.0-11.029.0-31.018.0-21.018.0-22.023.5-25.0铂原子%(总金属占比)47.0-53.048.0-52.045.0-55.048.0-52.0钌原子%(总金属
93、占比)47.0-53.048.0-52.045.0-55.048.0-52.0最大湿度,wt%1222222222最大水解氯化物,ppm3005005003003001000500500500最小金属表面积 (CO chemis.),m/g105608560最大 XRD 晶体尺寸(nm)34.53.542.84434.6最大晶格参数(纳米)0.390.3890.390.3890.3870.393最大总杂质含量 (ppm wt catalyst)(Al+Ca+Co+Cr+Cu+Fe+Mg+Ni+Pb acid leach,AA/ICP)320500500500100050010006004005
94、00减损,wt%1.9 to 3.5最大总氯化物含量,wt%0.08注:下列 HiSPEC 催化剂产品仍可生产,取决于最低订购量:HiSPEC 3000,4100,5100,7000,8000,8100,9000,10100,11100。资料来源:庄信万丰官网,H2 Plus Data针对阳极析氧反应,庄信万丰提供高活性铱产品,包括铱黑一种耐用且高表面积的催化剂。同时提供铂基催化剂作为阴极析氢反应催化剂,铂黑高表面积(HSA)是一种高纯度催化剂,是阴极反应的理想选择。25氢能产业中催化剂的应用及技术发展概况表.18:庄信万丰析氧反应催化剂产品情况化学式Ir产品代码UK:160000 US:C2
95、026CAS 编号7439-88-5Ir含量 93.0%w/w比表面积25-40 m2/g干燥失重 1.0%w/w减损3.07.0%w/w总氯化物0.5%w/w产品系列金属粉末资料来源:庄信万丰官网,H2 Plus Data表.19:庄信万丰析氢反应催化剂产品情况产品化学式CAS 编号产品 系列比表面积产品代码金属含量比表面积粒径(FSSS)干燥失重减损总氯化物振实密度Scott密度铂黑高表面积(HSA)Pt7440-06-4金属粉末高UK-18300397%w/w25-30 m/g-1.0%w/w2.0-3.0%w/w0.1%w/w0.4-1.0 g/cm铂黑低表面积(LSA)Pt7440-
96、06-4金属粉末低UK-18310398%w/w8-13 m/g0.2-0.5 m-0.2%w/w1.4-2.0 g/cm0.81.2 g/cm铂黑PTBO2Pt7440-06-4金属粉末低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铂黑PTBO2低表面积(LSA)Pt7440-06-4金属粉末低UK-18312098%w/w11-14 m/g-2.0%w/w0.1%w/w-铂黑100/2IPt7440-06-4金属粉末中US-C1065-9-13 m/g0.2-0.4 m-0
97、.05%w/w1.4-2.6 g/cm11.020.0 g/in3资料来源:庄信万丰官网,H2 Plus Data2.2.3优美科优美科集团是总部位于比利时的循环材料科技企业,起源于1805年的矿山运营商,1989年经合并成立了综合性工业集团Union Minire后逐渐从矿业及大宗商品和基础金属生产领域转型至贵金属、高利润锌产品和先进材料领域,并于2001年正式更名为优美科(Umicore)。公司于2003年进入汽车催化剂领域,并于2017年出售锌业26务和部分薄膜产品等,进一步聚焦贵金属相关业务,目前主营包括电池材料、催化剂、回收业务及特种材料,并拥有全球最大规模的贵金属回收工厂(铂回收量
98、约为25吨/年)。其燃料电池催化剂产品应用范围涵盖移动和固定源质子交换膜燃料电池及水电解装置。2023年12月于中国江苏省常熟市的大型燃料电池催化剂工厂奠基动工,将成为其全球最大的燃料电池催化剂产能基地,预计2026年1月实现大规模量产后供应中国本土及海外市场,一期规划产能为13.6吨/年。目前,优美科共提供7种型号的氢催化剂产品,包括5种Pt催化剂、2种Ir催化剂。绿氢产业的阳极催化剂产品首推两款:Ir75 0480和 Ir75 0520。优美科的主要客户包括现代汽车、巴拉德、国鸿氢能、融科氢能等。表.20:优美科氢能催化剂产品燃料电池催化剂CAS编号产品级别化学式实验配方理论金属含量物理形
99、态金属纯度Elyst Pt20 03907440-06-4阳极材料;阴极材料Pt/C炭黑上负载Pt20粉末99.95Elyst Pt50 03807440-06-4阳极材料;阴极材料Pt/C炭黑上负载Pt50粉末99.95Elyst Pt30 06907440-06-4阴极材料PtCo/C炭黑上负载Pt/Co合金30粉末99.95Elyst Pt50 06907440-06-4阴极材料PtCo/C炭黑上负载Pt/Co合金50粉末99.95Elyst Pt50 05507440-06-4阴极材料Pt/C炭黑上负载Pt50粉末99.95Elyst Ir75 048012030-49-8阳极材料氧化
100、载体上的 IrO275粉末99.95Elyst Ir75 0520/资料来源:优美科官网,H2 Plus Data2.2.4贺利氏贺利氏贵金属是全球知名的贵金属产品和服务提供商之一,业务范围涵盖从贵金属交易到贵金属加工、精炼、回收的全价值链。凭借其在贵金属催化剂领域深厚的专业知识和研发经验,公司于2014年开始布局氢能与燃料电池相关产品及服务,并于2024年1月成立独立的氢能系统产品线,为电解槽和燃料电池提供一系列基于贵金属的产品。目前公司的氢能催化剂已覆盖氢气的制取、储运、应用的完整产业链,具备生产、研发、测试以及贵金属回收能力。产品组合包括具有不同贵金属负载量的水电解制氢催化剂和燃料电池催
101、化剂。贺利氏贵金属于2023年和2024年分别实现PEM电解槽用氧化铱催化剂和燃料电池用铂碳催化剂的中国本地化生产,在知名外资氢能催化剂厂商中创下先河,未来还将继续扩大中国本地化产品矩阵,并计划在当地建立从催化剂制取到贵金属回收的全产业链。27氢能产业中催化剂的应用及技术发展概况表.21:贺利氏燃料电池催化剂产品系列催化剂Actydon|Pt 40 C100+Actydon|Ir 80 XActydon|Pt 40 C240Actydon|Pt 50 C700Actydon|Pt 50 C700M主要特点高稳定性碳载体铂催化剂以及使用含铱OER添加剂中比表面积碳载体高分散铂催化剂高比表面积碳载
102、体高性能铂催化剂高比表面积碳载体高稳定性铂催化剂关键性能阳极高度稳定-抗反极性能可调 8000秒(15g Ir/cm)(75秒,不含OER添加剂)*阳极和阴极-贵金属效率高阴极-高性能催化剂阴极-长期稳定高性能催化剂Pt-AST*30000圈电化学活性面积 m/g Pt 45(RDE)75(RDE)85(RDE)85(RDE)电池电压 0.1A/cm(CCM)*V 0.80 0.82 0.85 0.85注:*汽车条件;*直至-1.25 Vcell 的电池抗反极性能时间;*DOE 测试方法资料来源:贺利氏官网,H2 Plus Data贺利氏通过开发显著降低贵金属负载量的PEM水电解制氢催化剂,实
103、现了突破性的创新。Actydon|Ir S是一种低负载型催化剂,与早期产品相比,可将催化剂性能提高三倍,同时将CCM中的贵金属负载量降低50-90%。表.22:贺利氏的PEM水电解阳极催化剂产品组合催化剂Actydon|Ir 100 BActydon|Ir 80 XActydon|Ir SActydon|Ru Ir主要特点高金属纯度高比表面积材料低铱含量载体材料低铱含量-Ir-Ru混合金属氧化物关键性能高活性、稳定性高活性、高稳定性优异的活性与贵金属利用率优异的活性与贵金属利用率BET 比表面积 m/g212518020150*120200*质量活性 1.45 Vcell(IR-free)*A
104、/g7986450-570*330-3800*注:*80 C,5 cm cell,阳极 0.3 mg/cm;*个别数值取决于所选催化剂类型及相应的铱含量资料来源:贺利氏官网,H2 Plus Data贺利氏的最新创新产品是基于钌的催化剂,用于质子交换膜(PEM)水电解。除铱外,钌还能催化析氧反应(OER)。钌具有优于铱的催化活性,然而,与铱相比,钌在PEM电解槽的复杂条件下缺乏稳定性。贺利氏提出的新理念解决了这一问题,通过一种新颖的方式将钌和氧化铱结合在一起,在保持钌催化活性提高的同时,增强了稳定性。这种钌-氧化铱催化剂的质量活性比氧化铱高出50倍,而且与单独的氧化钌不同,能够在操作条件下保持稳
105、定。加速老化试验证实了这种新型催化剂在30000次循环后的稳定性,其活性损失明显低于氧化钌,与氧化铱相当。节铱催化剂的应用将是氢气增产的一个重要因素。28图.13:贺利氏钌-氧化铱催化剂产品特性资料来源:贺利氏官网,H2 Plus Data表.23:PEM水电解阴极催化剂产品组合催化剂Actydon|Pt C240Actydon|Pt C700Actydon|Pt 100 B主要特点中比表面积碳载体高分散铂催化剂高比表面积碳载体高性能铂催化剂高纯度铂粉关键性能高铂可及性高电化学活性面积高稳定性电化学活性表面积 m/g 75 85 30平均铂金担持量2050 wt%Pt2060 wt%Pt散装材
106、料(97%)资料来源:贺利氏官网,H2 Plus Data2.3国内氢能催化剂企业出海情况据香橙会研究院及国泰君安证券调研,中国头部的氢能催化剂厂商的远期规划多数均有出海意愿,但现阶段仍以国内市场为主,国产替代空间较大,企业现阶段将提高国内市场占有率作为主要目标。现阶段仅有济平新能源和唐锋能源实现了产品的出口。济平新能源已经实现在北美洲-加拿大、亚太地区-新加坡、印度及台湾等区域的市场拓展。从小试、中试到当前的批量化销售,济平新能源已与当地的科研院所、高校以及装备厂商建立起广泛合作。另外在欧洲地区,济平新能源与国内电解槽企业合作以第三方身份也已经实现少量出货。在海外市场拓展方面,济平新能源也同
107、样重视,积极参与海外头部展会,且产品本身在国内具备较高知名度和市场占有率,已经形成一定的品牌效应,外部市场客户通过社会化媒体平台以及公司官网等官方渠道直接与济平新能源取得联系,并最终建立合作关系。目前,济平新能源海外供货产品和供给国内客户的产品在性能、质量等方面保持一致,以50%铂碳催化剂和PEM电解槽阳极氧化铱为主。此外,唐锋能源的膜电极及催化剂产品目前也已在欧洲、美洲、日本、韩国等海外市场实现小批量出货。29氢能产业中催化剂的应用及技术发展概况表.24:中国头部催化剂厂商出海趋势调查企业是否有出口意愿产品是否已经出口产品出口区域产品类型海外市场拓展方式济平新能源北美、新加坡、印度、台湾等,
108、欧洲少量出口PEM电解槽催化剂&燃料电池催化剂&AEM催化剂客户主动联系;参加展会;主动拓展终端客户;以第三方供货模式和下游客户共同出海中科科创/参加展会;自主联系海外客户唐锋能源欧洲、美洲、日本、韩国等膜电极&燃料电池催化剂&PEM电解槽催化剂参加展会;自主拓展海外客户;下游客户推荐带动国氢科技/参加展会;自主联系海外客户;借助母公司渠道做市场开拓贵研铂业/参加展会;自主拓展海外客户龙蟠科技/参加展会;自主拓展海外客户擎动科技/参加展会;自主拓展海外客户资料来源:H2 Plus Data2.4全球 PEM 电解槽和燃料电池汽车产业链分析2.4.1全球 PEM 电解槽产业链分析PEM电解水制氢
109、技术可以快速启停,能匹配可再生能源发电的波动性,提高电力系统灵活性,正逐渐成为制氢发展和应用的重要方向。PEM水电解槽主要部件由内到外依次是质子交换膜、催化剂层、气体扩散层、双极板,其中扩散层、催化层与质子交换膜组成膜电极(MEA),是整个电解槽物料传输以及电化学反应的主场所,膜电极特性与结构直接影响PEM电解槽的性能和寿命。图.14:PEM电解槽结构图资料来源:公开资料,H2 Plus Data全球PEM水电解槽市场呈现出多元化竞争格局,主要参与者以欧美日等发达国家企业为主。这些企业通过技术创新、产能扩张和市场拓展,不断提升自身竞争力。其中,德国、美国和日本的企业在PEM水电解槽领域占据领先
110、地位,还持续推动技术进步和产品迭代。目前,全球PEM电解槽主要有四类参与者:一是建立初期就定位为PEM电解水的独立企业;二是燃料电池企业转型;三是AWE槽企业或其他领域装备厂家业务扩张;四是氢气终端用户或气体运营商向上游拓展业务。国际上如Cummins、ITM Power、Nel、Siemens、Plug Power等为代表的头部公司推出商业化MW级别的PEM电解槽,占据了市场绝大部分市场份额。目前中国及国际PEM电解槽产业链的代表性企业如下表所示:30表.25:全球PEM电解槽产业链代表企业分类海外企业国内企业PEM电解槽Cummins、ITM Power、Nel、Siemens、Plug
111、Power等派瑞氢能、阳光氢能、赛克赛斯、长春绿动、中电丰业、国富氢能、卡沃罗、淳华氢能、大连物化所等质子交换膜科慕Chemours、旭硝子、旭化成、陶氏、索尔维Solvay、艾杰旭AGC、富马Fumatech等东岳未来氢能、科润新材料、巨化股份、武汉绿动、国润储能、通用氢能、汉丞科技等催化剂庄信万丰Johnson Matthey、田中贵金属TKK、优美科Umicore、贺利氏Heraeus、巴斯夫BASF等中科科创、龙蟠科技、凯大催化、贵研铂业、中自科技、济平新能源、中石化催化剂公司、合肥动量守恒、擎动科技、武汉理工氢电、枡水新能源、氢电中科等气体扩散层Bekaert、MeliCon、GKN
112、SinterMetals、Toray、SGL、Ballard、Avcarb等合肥动量守恒、玖昱科技、浙江菲尔特、西安菲尔特、惠同新材、通用氢能(碳基)、中钛国创、安泰环境、金通科技等双极板与涂层德纳DANA、格雷伯Grabener、法因图尔Feintool;涂层:纳锋科技Nanofilm、毅湃ImpactCoatings等双极板:雄韬股份、上海治臻、浙江菲尔特、金泉益、西安泰金、博远新能源、三佳机械、中钛国创、云帆氢能;涂层:常州翊迈、北京实力源、上海福宜、中科迈格、汇成真空等膜电极巴拉德Ballard、西门子、BloomEnergy、庄信万丰JohnsonMatthey、迪诺拉DeNora、
113、戈尔Gore、3M、Kolon等膜电极厂商:鸿基创能、苏州擎动、大连化物所、武汉理工氢电、栟水新能源、氢辉能源、亿氢科技、中科科创、唐锋能源;电解槽厂商:派瑞氢能、阳光氢能、赛克赛斯、绿动、淳华氢能、清能股份等资料来源:H2 Plus Data目前国际上PEM电解槽已经建立起成熟稳定的供应链体系,主要以外企为主,中国市场现阶段也核心零部件供应也以进口为主,但国产替代趋势正在加强,也形成了一批关键核心零部件企业,未来也有望进入全球供应链体系。引领全球水电解制氢电解槽的企业主要包括Plug Power(美国)、ITM Power(英国)、Cummins(美国)、Nel(挪威)、Elogen(法国)
114、、Siemens Energy(德国)。其中,除了Nel ASA同时覆盖碱性电解槽以及PEM电解槽以外,其余5家均专注于PEM电解槽的研发与生产。根据企业调研,Siemens Energy自主研发PEM电解槽用膜电极及气体扩散层,质子交换膜采购科慕Chemours(美国)的Nafion系列产品,目前全球工业级的PEM产品几乎全部使用科慕的NafionTM系列质子交换膜;催化剂采购自巴斯夫(德国)。Cummins的PEM电解槽用催化剂部分来自苏州擎动动力科技有限公司。此外,Plug Power于2023年1月宣布与庄信万丰建立长期战略合作伙伴关系,庄信万丰将成为其MEA组件的重要战略供应商,提供
115、催化剂、膜和催化剂涂层膜(CCM)。双方将共同投资在美国建设世界上最大的CCM制造工厂,规划产能初期为5GW,未来将提升至10GW,自2025年开始生产。2.4.2全球燃料电池汽车产业链分析氢燃料电池汽车产业链上游主要是膜电极、质子交换膜、催化剂、气体扩散层、双极板等发动机零部件生产制造行业;中游参与者众多,为燃料电池系统及电堆集成行业、空压机、氢气循环系统等辅助系统、车载储氢系统;下游应用领域包含交通运输中的燃料电池乘用车、商用车。31氢能产业中催化剂的应用及技术发展概况表.26:全球燃料电池汽车产业链代表企业产业链类目国外国内上游膜电极Gore、Ballard、Johnson Matthe
116、y、Advent、Hyundai Mobis、Toyota、IRD、3M、Greenerity(Toray)、Kolon、HONDA、Solvicore、Edelman等鸿基创能、唐锋能源、擎动科技、亿氢科技、泰极动力、武汉理工氢电、捷氢科技、国氢科技、清能股份、新源动力、东方氢能、未势能源、南科燃料电池、威孚高科、桑莱特、中氢科技等质子交换膜Gore、Chemours、FuMa、BASF、AGC、Solvay、Dupont、Asahi Kasei、Dow、nedstack、3M、Ionomr、Mitsubishi Chemical、SANG-A FRONTEC等东岳未来、绿动氢能、汉丞科技、
117、科润新材料、东材科技、氢辉能源、武汉理氢、福氢氢能、清驰科技、中科同力、元隽氢能、百利科技、源氢新能源等催化剂TKK、Heraeus、Umicore、Johnson Matthey、BASF、Pajarito Powder、3M、Cataler、日清坊株式会社、Clariant、VINATech、ENY-Mobility等济平新能源、中科科创、贵研铂业、氢电中科、中自科技、凯大催化、高成绿能、喜马拉雅、凯立新材料、泰极动力、东焱氢能、海卓健、盛鑫氢能等气体扩散层Toray、Freudenberg、SGL、AvCarb、Mitsubishi Chemical Corporation、Jntg C
118、o、Fuel Cells Etc、Zenyatta、Ballard、3M等通用氢能、嘉资新材、上海碳际、碳能科技、仁丰特材、氢发新材料、金博碳素、河森电气、淄博百纳新材料、江苏氢电、国科领纤等双极板Cellimpact、Dana、Siemens、Grabener、treadstone、POCO、Bac2、Graftech、Ballard、Borit、Feintool、Innoplate、SGL、HARIMA、Fujikura、Kyushu Refractories、SHF等上海治臻、三佳机械、博远新能源、常州翊迈、上海弘枫、华熔科技、清积能源、云帆氢能、环华氢能、杜科新材、江苏兴锻、嘉裕碳素、
119、弘竣新能源、力源科技、长盈精密等中游燃料电池电堆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等氢晨科技、清能股份、氢璞创能、上海韵量、未势能源、捷氢科技、国氢科技、国鸿氢能、潍柴动力、神力科技、骥翀氢能、新研氢能、海卓动力等空压机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等势加透博、金士顿、东德实业、锋巢蔚领、稳力科技、金通灵、优社动力、华涧新能源、毅合捷、伯肯节能、中原内配、西菱动力等氢气循环系统Busch Vacuum Solutions、丰田自动织机、Park、SRM、Ogura
121、Industrial Corp、Robert Bosch GmbH、Techno Takatsuki Co、KNF Group、Air Squared、Rheinmetall、Barber-Nichols等东德实业、瑞驱科技、艾尔科技、雪人股份、英嘉动力、威孚高科、浙江宏昇、杰锋汽车动力、鸾鸟电气、亦嘉洁驱、凯格瑞森等车载储氢系统Hexagon、quantum、通用汽车、Toyota、Plastic Omnium、ILJIN Hysolus、Faurecia、Voith Composites、AMS Composite Cylinders、Luxfer Gas Cylinders、NPROXX
122、等国富氢能、科泰克、中材科技、天海工业、中集安瑞科、浙江蓝能、舜华新能源、龙蟠科技、京城股份、亚普股份、奥扬科技等燃料电池系统丰田、现代、巴拉德、博世氢动力、Cummins Inc、Cellcentric、EKPO、Intelligence Energy、Hyzon、东芝、Proton Motor、Plug Power、Nikola、斗山Doosan、Loop Energy、Advent、Nedstack、PowerCel、Nuveral等亿华通、捷氢科技、国鸿氢能、重塑、潍柴动力、国氢科技、未势能源、东方电气、德燃动力、鲲华科技、明天氢能、锋源氢能、新源动力等下游整车厂丰田、现代、宝马、本田
123、、戴姆勒、奔驰、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、佛山飞驰、北汽福田、一汽集团、东风集团、美锦新能源、陕西汽车、苏州金龙、上汽集团、厦门金龙、南京金龙、三一汽车等资料来源:H2 Plus Data32丰田第一代、第二代Mirai采用自研燃料电池系统,科特拉为其提供燃料电池催化剂,戈尔提供质子交换膜,东丽提供气体扩散层。膜电极由丰田自主开发,不对外销售。丰田自产自用金属双极板,其中神户制
124、钢供货钛金属,丰田纺织提供双极板冲压技术。空气压缩机由丰田自动织机供货。氢气循环系统采用喷射器+氢气循环泵的技术路径,其中氢气喷射器由爱三工业供货,氢气循环泵由丰田自动织机供货。捷太格特提供高压瓶阀和减压阀。爱知制钢提供高压氢系统部件,如氢气加注口等。丰田第一代Mirai储氢瓶由东丽供货,第二代Mirai储氢瓶由丰田合成和丰田汽车公司联合研发。燃料电池电堆由自主研发,其中外壳由东丽供货。住友理工提供电池密封件。上汽集团燃料电池汽车主要由旗下子公司捷氢科技提供燃料电池系统,机械成套、利勃海尔、申氢宸、治臻股份、广德安盛达是捷氢科技五大供应商。捷氢科技生产所需的直流变换器主要由上海欣锐提供;捷氢科
125、技实现自研膜电极的规模化自制,公司与上汽进出口、机械成套签订买断式量产原材料采购协议,上汽进出口和机械成套采购气体扩散层、质子交换膜、催化剂等膜电极生产所需原材料。上述采购的膜电极原材料的原产地主要集中在日本,包括日本东丽(气体扩散层)、美国戈尔(质子交换膜)以及日本田中贵金属(催化剂)等境外供应商,机械成套作为膜电极原材料主要供应商,公司向苏州精电采购膜电极边框;向申氢宸采购高压电子水泵开发服务;向国富氢能、上海舜华、上海氢枫直采储氢系统总成;氢气循环泵由苏州瑞驱提供;双极板由治臻股份提供;向利勃海尔、势加透博采购空压机总成。表.27:丰田汽车与上汽集团燃料电池汽车产业链情况部件丰田Mira
126、i上汽集团膜电极自产自用捷氢科技质子交换膜戈尔戈尔催化剂科特拉田中贵金属气体扩散层东丽日本东丽双极板自产自用,神户制钢供货钛金属,丰田纺织提供双极板冲压技术治臻股份燃料电池电堆自主研发,外壳由东丽供货捷氢科技空压机丰田自动织机利勃海尔、势加透博氢气循环系统氢气喷射器由爱三工业供货,氢气循环泵由丰田自动织机供货苏州瑞驱车载储氢系统东丽(一代)、丰田合成(二代)国富氢能、上海舜华、上海氢枫燃料电池系统自主研发捷氢科技资料来源:H2 Plus Data33全球氢能催化剂的市场规模及未来展望3、全球氢能催化剂用铂族贵金属的市场规模及未来展望当前众多科研机构及企业通过铂族贵金属替代、研发新型载体、调整催
127、化结构等方式致力于生产低成本的氢能催化剂并取得显著成效。俄罗斯诺里尔斯克镍业公司(NORNICKEL)利用钯金对PEM电解槽催化剂和燃料电池催化剂进行贵金属替代,实现了氢能催化剂降本增效。根据NORNICKEL测试结果,PEM电解水制氢催化剂上将钯金替代30%的铱金后,催化剂活性是替代前活性的2.6倍;燃料电池催化剂最重要的性能是活性和耐久性,燃料电池催化剂上通过将钯金替代25%的铂金后,催化剂活性是替代前活性的2.1倍。价格上,铂金属单价常年维持在200-250元/g,钯金单价约230-300元/克,与铂金相比,钯金市价多数情况下略高于铂金的市场价格,但二者市场价格差别不大;铱金属单价常年维
128、持在1300-1400元/g,与铱金相比,铱金的价格是钯金的近5倍,钯金的价格优势明显。整体来看,钯金替代PEM燃料电池催化剂和电解槽催化剂贵金属具有一定的市场可行性。图.16:诺里尔斯克镍业公司钯金催化剂产品测试结果资料来源:诺里尔斯克镍业公司,H2 Plus Data3.1PEM 电解水制氢阳极催化剂铱金及钯金市场规模预测目前,全球铱金属年开采量是9吨左右,且高度集中于南非,南非约生产了全球80-85%的铱。作为铂的伴生产品,在铂的产量不发生较大变化的情况下,铱的产量将会长期维持稳定,而铂的产量近年来始终稳定在200吨左右,从而决定了铱的产量难有大规模的提升。由于铱金属的供应问题,目前氢能
129、产业界对于PEM电解水的产业前景普遍存在一种忧虑:现阶段铱金属产量稳定,需求如不断上升,将会导致价格飞涨,或者有一天产能供应不足,极大制约产业的正常发展。此外叠加PEM电解槽降本的需求驱动全球PEM电解槽技术研发都将降低贵金属载量作为目标研发方向之一,例如采用负载型或者合金掺杂的方式降低铱的用量。根据香橙会研究院调研,目前国内外商用PEM电解槽铱载量约在0.4g/kW。而根据世界主要国家的权威部门,如美国能源部(DOE)、中国科技部(MOST)相关研究目标要求,到2025年,在理想情况下PEM电解槽的技术水平有望达到1.8V2A/cm2膜电极铱载量低于0.5mg/cm2,即0.14mg/W;到
130、2030年,技术水平将达到1.7V3A/cm2膜电极铱载量0.2mg/cm2,即0.04mg/W。不过,根据香橙会研究院对国内外头部PEM电解槽厂商的调研结果来看,如果考虑绿氢产业发展进程和电解槽技术突破可能放缓的因素,保守估计到2025年,PEM电解槽膜电极铱载量或许会维持在1mg/cm2,即0.4mg/W;到2030年,PEM电解槽膜电极铱载量0.6mg/cm2,即0.12mg/W。香橙会研究院基于近年PEM电解槽出货量及未来发展趋势对PEM电解水制氢阳极催化剂铱金及钯金的替代市34场规模进行分析,首先将历年PEM电解槽的出货量与单位功率PEM电解槽阳极催化剂铱载量相乘得出各年PEM电解槽
131、阳极催化剂铱金需求量;最后根据诺里尔斯克镍业公司(NORNICKEL)在PEM电解槽阳极催化剂上用钯金替代30%的铱金,将各年PEM电解槽阳极催化剂铱金需求量与30%相乘,则得出各年PEM电解槽阳极催化剂钯金需求量。假设到2025年和2030年的关键时间节点,PEM电解槽膜电极铱载量能够达到世界主要国家权威部门的研究计划目标,通过测算可以得出,2023年全球PEM电解槽阳极催化剂铱的市场需求规模约248.05kg;预计2025年将达到约835.83kg;2030年将达到约1591.92kg。2025年PEM电解槽阳极催化剂钯金的市场规模将达约250.75kg,2030年将达约477.58kg。
132、表.30:全球PEM电解水制氢阳极催化剂铱金及钯金市场规模预测(理想情景)年份全球PEM电解槽 出货量(MW)阳极催化剂 铱载量(mg Ir/W)铱金需求量(kg)=电解槽出货量(MW)*1000000*阳极催化剂铱载量(mg Ir/W)/1000000钯金需求量(kg)=铱金需求量(kg)*电解槽催化剂钯金替代率30%2022244.80.7171.3651.4082023496.10.5248.0574.4152024E1920.50.4768.2230.462025E5970.20.14835.828250.7482030E39797.90.041591.916477.575资料来源:H
133、2 Plus Data假设到2025年和2030年的关键时间节点,PEM电解槽膜电极铱载量仅能够达到保守情况下的技术目标,通过测算可以得出,2025年全球PEM电解槽阳极催化剂铱的市场需求规模预计将达到约2388.1kg;2030年将达到约4775.75kg。2025年PEM电解槽阳极催化剂钯金的市场规模将达约716.4kg,2030年将达约1432.7kg。表.31:全球PEM电解水制氢阳极催化剂铱金及钯金市场规模预测(保守情景)年份全球PEM电解槽 出货量(MW)阳极催化剂铱载量(mg Ir/W)铱金需求量(kg)=电解槽出货量(MW)*1000000*阳极催化剂铱载量(mg Ir/W)/
134、1000000钯金需求量(kg)=铱金需求量(kg)*电解槽催化剂钯金替代率30%2022244.80.7171.3651.4082023496.10.5248.0574.4152024E1920.50.4768.2230.462025E5970.20.42388.08716.4242030E39797.90.124775.7481432.7244资料来源:H2 Plus Data35全球氢能催化剂的市场规模及未来展望3.2PEM 燃料电池阴极催化剂铂金及钯金市场规模预测根据香橙会研究院及国泰君安证券调研,当前国外铂碳催化剂铂载量已实现0.2mg Pt/cm2,预计到2030年降至0.088m
135、gPt/cm2。中国市场主流产品的铂碳催化剂铂载量大概约0.3-0.4mg Pt/cm2,预计到2030年降至0.1mg Pt/cm2。香橙会研究院基于近年来氢车装机功率及未来发展趋势对燃料电池阴极催化剂铂金需求量及钯金市场规模进行分析,首先将中国及除中国外全球主要国家各年氢车装机功率与各年氢车燃料电池阴极催化剂铂载量相乘求得各年燃料电池阴极催化剂铂金需求量;其次根据诺里尔斯克镍业公司(NORNICKEL)在燃料电池阴极催化剂上用钯金替代25%的铂金,将各年燃料电池阴极催化剂铂金需求量与25%相乘,则得出各年燃料电池阴极催化剂钯金需求量;最后将中国及除中国外全球主要国家各年燃料电池阴极催化剂铂
136、金需求量相加求得全球各年燃料电池阴极催化剂铂金需求量;将中国及除中国外全球主要国家各年燃料电池阴极催化剂钯金需求量相加求得全球各年燃料电池阴极催化剂钯金需求量。通过测算可以得出,2023年全球燃料电池阴极催化剂铂金的市场规模约456.5kg,预计2025年将达到1288.8kg;2030年将达到19026.9kg。2023年全球燃料电池阴极催化剂钯金的市场规模达约114.1kg,2025年将达约322.2kg,2030年将达约4756.7kg。表.32:全球燃料电池阴极催化剂铂金及钯金市场规模预测情况国别年份氢车装机功率(kW)催化剂铂载量(g Pt/kW)铂金需求量(kg=氢车装机功率(kW
137、)*催化剂铂载量(g Pt/kW)/1000钯金需求量(kg)=铂金需求量(kg)*燃料电池 催化剂钯金替代率25%中国2022491347.50.4196.549.12023749120.00.4299.674.92024E1138520.00.33373.693.42025E2103065.70.27566.1141.52030E75045962.80.17504.61876.1除中国外全球其他主要国家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资料来源:H2 Plus Data363.3全球氢能催化剂用铂族贵金属的市场规模预测总体来看,2023年氢能主要催化剂(PEM电解槽阳极催化剂和燃料电池阴极催化剂)铂族贵金属的市场规模约704.5kg,理想情况下2025年将达约2124.6k
139、g;2030年将达约20618.8kg;保守情况下2025年将达约3676.9kg;2030年将达约23802.6kg。钯金分别在PEM电解槽阳极催化剂和燃料电池阴极催化剂替代部分铱金和铂金的情况下,2023年氢能主要催化剂所需钯金的市场规模约为188.5kg。理想情况下2025年将达约572.9kg,2030年将达约5234.3kg;保守情况下2025年将达约1038.6kg,2030年将达约6189.4kg。图.17:氢能主要催化剂铂族贵金属及钯金市场规模(理想情景)(kg)?资料来源:H2 Plus Data图.18:氢能主要催化剂铂族贵金属及钯金市场规模(保守情景)(kg)?资料来源:
140、H2 Plus Data国泰君安政策和产业研究院被誉为产业里的金融专家,金融里的产业专家;扎根于研究所搭建的完整的“总量一行业”体系,涵盖各个领域,包括新材料、新能源、新科技、新制造、新消费和新经济等。产业研究团队背后是整个研究所的研究体系,对产业龙头及一级市场的跟踪和探索,推动产业资本流向。国泰君安政策和产业研究院旨在更好地为客户提供研究服务,让研究回归本质。香橙会研究院国泰君安政策和产业研究院 香橙会研究院是中国最早从事氢能研究的专业机构,是上海市氢能产业专业委员会副秘书长单位、上海氢能利用工程中心理事单位,是上海市高新技术企业。香橙会研究院主要提供氢能行业数据、咨询、媒体、会展和投融资服务,现已成为中国首选的氢能综合服务商。科 技 投 行 家