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研究报告
氢能与燃料电池催化剂
来源: | 作者:君研资本 | 发布时间: 2022-09-30 | 7438 次浏览 | 分享到:

图4:中材科技车载储氢瓶

 

二、燃料电池催化剂:

(一)氢燃料电池电催化剂则是电堆的核心部件

氢燃料电池电堆是氢燃料电池汽车发动机的核心部件,氢燃料电池电催化剂则是电堆的核心部件,主要由碳载体和铂或铂合金组成,起到催化电池内化学反应的作用。在燃料电池堆中除了双极板已基本实现国产化,膜电极(MEA)中的碳纸(气体扩散层)、催化剂和质子交换膜基本依赖进口。

燃料电池催化剂的种类主要有铂基催化剂、低铂催化剂与非铂催化剂三类。

 

目前燃料电池中常用的商用催化剂是铂(Pt),Pt 具有良好的分子吸附、离解特性,因此铂催化剂成为最理想、也是当前唯一商业化的催化剂材料


(二全球铂矿供应呈明显寡头效应铂资源紧缺成为当下供给问题

2019 年全球铂资源已探明储量约 6.9 万吨,南非占全球总储量 91.3%;2019 年全球铂矿产量约 6093 千盎司(189.5 吨),南非以 4402 千盎司居首(136.9 吨),占比 72%,前五国家占 全球总产量 97%。据国土资源部,中国铂族金属探明储量为 401 吨, 占全球资源储量不足 1%,而铂族金属矿品位仅为 0.796g/t,远低于南非(平均品位约 3.1~17.1g/t)及俄罗斯(平均品位约 6~350g/t)等国家大型矿床的平均品位。

        图5:金属铂

因此,铂金属价格不仅昂贵,我国的储存量也非常短缺,Pt昂贵的价格对于燃料电池大规模商业化是个极大的阻碍。(目前铂催化剂价格=铂金原材料价格+占比约40%-50%的加工费,受原材料价格波动

因此,高性能、低贵金属用量的燃料电池电催化剂的需求不断上升,低铂催化剂技术已成为我国氢能燃料电池汽车需重点攻克的关键瓶颈技术。与尾气处理催化剂类似,燃料电池电催化剂的主要技术目标亦是提升贵金属的分散度和稳定性,在提高催化效率的同时减少贵金属用量以降低催化剂成本。

 

(三)国内外催化剂发展状况

目前,相关知识产权一直掌握在西方少数发达国家手中,催化剂核心材料长期依赖进口,导致其占据很大一部分成本,制约了我国氢能产业的自主发展。

目前我国燃料电池催化剂产品性能稳定性和国外相比存在不小差距;同时我国燃料电池催化剂研究比较分散,大都集中在科研院所和高校,尚未实现可规模化生产、性能优异且稳定的产业化应用。

催化剂市场上国外企业都是传统化工巨头,有悠久的发展历史。