铂对氢燃料电池汽车电堆成本可控,市场不必过度焦虑!

铂在氢燃料电池催化剂的地位中短期不可替代。铂催化剂约占电堆成本10%,未来5年占比上升,成本约降一半。与钴需求集中爆发情况不同,铂催化剂稳步上升,氢云链判断,未来铂金价格波动对电堆成本影响不大,市场无需过度焦虑。

SMM网讯:铂在氢燃料电池催化剂的地位中短期不可替代。铂催化剂约占电堆成本10%,未来5年占比上升,成本约降一半。与钴需求集中爆发情况不同,铂催化剂稳步上升,氢云链判断,未来铂金价格波动对电堆成本影响不大,市场无需过度焦虑。

2016年起,三元电池正极材料钴价暴涨,投机炒作对纯电动汽车发展造成负面影响,燃料电池会不会出现了相似情况?铂是燃料电池催化剂至少目前不可替代的关键材料,JM的20 wt%的催化剂价格约430元/克,国内同规格的产品约为240元/克。由于价格昂贵且矿产稀少、提炼当度高,铂经常被用来作为氢燃料电池汽车无法产业化的反面理由。

铂金一年价格曲线与10年价格曲线

经过性能、技术、成本等几个方面考量,氢云链认为,尽管铂同钴类似,容易被市场炒作引发价格波动,但短期内不会显著增加电堆成本,市场无需过度担忧。

铂是最优的燃料电池催化剂

由于质子交换膜的化学反应环境,催化剂应该具备以下条件,如下表。

催化剂的要求

根据催化剂性能火山图,挑选催化剂应兼顾性能与成本。由于良好的抗酸性(金属中仅铂、金等能适应酸性环境),加上超过其他金属的优秀催化性能,铂(Pt)成为催化剂首选材料。

氧还原反应(ORR)金属催化性能火山图

缺点是铂的价格昂贵且容易一氧 化碳中毒。无铂催化剂一直是科研人员的研发方向。受限于基础理论没有突破,无铂催化剂还处于概念阶段,中短期内,铂与铂基的催化剂依然是第一选择。

技术上已经接近产业化程度

20世纪60年代GE研制的PEMFC催化剂为铂黑,用量高达10mg/cm2,80年代中期PEMFC上Pt负载量降低至4mg/cm2,90年代加拿大Ballard通过改进膜电极结构和制备工艺取得了突破性进展,成功将电催化剂中Pt负载量降至0.7-1.0mg/cm2。目前业内认为铂用量只要小于0.1mg/cm2就可以达到产业化的要求,理想的Pt载量为每车5g,与尾气催化剂铂含量接近。国外知名公司已将铂用量降至0.2mg/cm2,依然偏高。实验室中用“离子溅射法”工艺已经达到了0.02g/cm2的水平,未来达到小于0.1mg/cm2的目标并非遥不可及。

催化剂中铂的用量

下表为国外催化剂知名企业,其中英国JM与日本田中贵金属是全球铂催化剂的巨头,本田氢燃料电池汽车clarity,使用了田中贵金属的催化剂。其中,JM的催化剂产品在中国的市场占有率可能超过80%。

国际知名催化剂厂商

国内实现燃料电池铂催化剂已经开始量产,但距离国际先进水平仍有差距。本田Clarity催化剂Pt含量降至0.12g/kw,丰田Mirai燃料电池催化剂Pt含量达到0.175g/kw,而我国的铂用量大概在0.3~0.4g/kw。

国内外催化剂使用量水平对比

国内有多家企业、科研机构已在催化剂上探索多年,多家机构量产品已经应用。如天津大学、大连化物所、清华大学相关技术均已在企业中落地应用。

国内部分知名燃料电池催化剂研究机构与企业

贵研铂业是国内上市公司中唯一燃料电池催化剂标的,多年来与上汽集团合作开发催化剂,但一直没有推出量产产品;喜马拉雅光电与清华大学于今年5月研发成功了燃料电池催化剂,产量达到1200克/日;上海攀业、上海河森等均能小批量生产催化剂,有一定的应用案例,在研究机构中有一定的认可度。

中短期铂金价格不会因为燃料电池大幅上涨

公开资料显示,全球铂金储量为1.4万吨,应用于珠宝、汽车、投资、工业等领域。2017年全球铂产量为801.5万盎司(约合227吨),需求为770万盎司。

2017年铂金终端用途需求份额

车用铂金量数年来稳定在310万-350万盎司间,主要用于尾气催化。

  车用铂金数量变化

氢燃料电池的发展对铂价有一定的影响。若年产500万辆燃料电池汽车,每车使用30g铂催化剂,减去尾气催化剂的铂,新增125吨,约合441万盎司的铂金需求,增幅为54%。根据WPIC的预测,若每车使用17.5克铂,则仅增加266万盎司的需求,对铂价影响有限。

WPIC预测氢燃料汽车对铂金需求

考虑氢燃料电池汽车市场发展速度,中短期内铂需求增长能够得到满足,不考虑市场投机恶意炒作,铂价格是不会大幅拉高燃料电池成本的。在燃料电池汽车普及时,单车铂用量已经下降至与尾气催化剂接近的程度,甚至无铂催化剂也可能取得了突破性的进展。市场大可不必将铂看做是燃料电池产业的阻碍因素。

氢云链认为,目前铂并不构成阻碍燃料电池产业发展负面因素。作为汽车第一大国,随着市场规模经济出现,我国铂催化剂技术有希望缩小与国外的差距。但考虑到我国铂储量的不足,还是需要在无铂催化剂领域投入足够的研发力量,防患于未然。

 

 

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