ตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการเปลี่ยน: แนวโน้มสำคัญสำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาเซลล์เชื้อเพลิง PEM, รายงาน IDTechEx

ตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการเปลี่ยนแปลง: แนวโน้มที่สำคัญสำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาเซลล์เชื้อเพลิง PEM ตาม IDTechEx

ตัวเร่งปฏิกิริยามีความสำคัญต่อประสิทธิภาพการทำงานของเซลล์เชื้อเพลิงแบบเยื่อแลกเปลี่ยนโปรตอน (PEM) ในขณะที่แนวโน้มของรถยนต์ที่ปล่อยมลพิษเป็นศูนย์ยังคงดำเนินต่อไป รถยนต์ไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิง (FCEV) ในฐานะภาคตลาดก็คาดว่าจะเติบโตตามไปด้วย

ความต้องการประจำปีสำหรับวัสดุเร่งปฏิกิริยาทั่วไป เช่น โลหะกลุ่มแพลทินัม คาดว่าจะเกิน 3.5 เมตริกตันภายในปี 2576 ในบทความนี้ IDTechEx ให้ภาพรวมของตลาดวัสดุเร่งปฏิกิริยาและประเมินแนวโน้มที่สำคัญสำหรับอุตสาหกรรมนี้ในทศวรรษหน้า

IDTechEx ครอบคลุมอุตสาหกรรมยานยนต์ไฟฟ้าอย่างละเอียด โดยมีรายละเอียดเกี่ยวกับรถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ (BEV) และ FCEV การวิจัยของ FCEV แบ่งกลุ่มตามรถยนต์นั่ง รถยนต์เพื่อการพาณิชย์ขนาดเล็ก (รถตู้) รถบรรทุกขนาดใหญ่ และรถโดยสารในเมือง

พวกเขาออกรายงานใหม่ “วัสดุสำหรับเซลล์เชื้อเพลิง PEM 2023-2033“มีรายละเอียดการคาดการณ์ระยะเวลา 10 ปีสำหรับส่วนประกอบและวัสดุเซลล์เชื้อเพลิงที่สำคัญ ทั้งตามหน่วยและปริมาณ โดยแบ่งตามประเภทของยานพาหนะ ในขณะเดียวกันก็มีรายละเอียดมูลค่าที่เกี่ยวข้องกับการแบ่งส่วนแต่ละส่วน

ตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับเซลล์เชื้อเพลิง PEM เพื่อให้ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำกว่า 100°C โดยทำให้มีสภาวะที่เป็นน้ำซึ่ง PEM ต้องการสำหรับการขนส่งโปรตอน โดยทั่วไปแล้ว แพลทินัมและโลหะกลุ่มแพลทินัม (PGM) อื่นๆ จะใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา อย่างไรก็ตาม ราคาที่สูงของโลหะมีค่าเหล่านี้ขัดขวางการลดต้นทุนของสแต็คเซลล์เชื้อเพลิงโดยรวม

เมื่อพูดถึงตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับเซลล์เชื้อเพลิง PEM จำเป็นต้องกำหนดขอบเขตที่น่าสนใจอย่างรวบรัด ในขณะที่ “ตัวเร่งปฏิกิริยา” เป็นคำที่ครอบคลุมทั้งหมด IDTechEx ระบุว่าไม่สามารถลบเมมเบรนที่เคลือบด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา (CCM) ออกจากการสนทนาได้

CCMs อธิบายถึงวัสดุเมมเบรนที่มีชั้นตัวเร่งปฏิกิริยาในตัว CCM นี้มักจะถูกประกบระหว่างชั้นการแพร่กระจายของก๊าซ (GDL) เพื่อสร้างส่วนประกอบที่ผสานรวมอย่างสมบูรณ์ที่เรียกว่าการประกอบอิเล็กโทรดเมมเบรน (MEA) สำหรับจุดประสงค์ของบทความนี้ IDTechEx จะหารือเกี่ยวกับแนวโน้มที่พบในวัสดุตัวเร่งปฏิกิริยา

ประการแรก มีแรงจูงใจในการลดต้นทุนของกองเซลล์เชื้อเพลิง เนื่องจาก PGM มีค่าสูง การเพิ่มกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาของโลหะจะลดปริมาณโลหะมีค่าที่ต้องใช้ ซึ่งสามารถทำได้โดยการสำรวจโลหะทางเลือก เช่น Pt₃โลหะผสม Ni หรืออนุภาคนาโนทองคำ

อีกทางเลือกหนึ่งคือเปลี่ยนฟอร์มแฟกเตอร์ของตัวเร่งปฏิกิริยา Pt โดยปรับจำนวนไซต์เร่งปฏิกิริยาที่แอ็คทีฟให้เหมาะสม รายงาน IDTechEx ครอบคลุมการพัฒนาเหล่านี้ทั้งหมดโดยละเอียด พร้อมกับการทบทวนเป้าหมายที่กำหนดโดยหน่วยงานรัฐบาล และการประเมินโหลดปัจจุบันและอนาคตที่ผู้เล่นหลักใช้ในห่วงโซ่คุณค่า

ลดพิษของตัวเร่งปฏิกิริยา เซลล์เชื้อเพลิง มันจะอนุญาตให้ใช้โลหะมีค่าน้อยกว่าในกอง การเป็นพิษเกิดขึ้นเมื่อคาร์บอนมอนอกไซด์จับตัวกับตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมอย่างถาวร ทำให้กิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาที่ต้องการลดลง

คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) เป็นส่วนประกอบที่ไม่ต้องการของก๊าซไฮโดรเจนซึ่งผลิตโดยไฮโดรคาร์บอนที่ทำปฏิกิริยาด้วยไอน้ำ ควรสังเกตว่าการผลิตไฮโดรเจนบริสุทธิ์แบบอนุกรมด้วยอิเล็กโทรลิซิสสามารถขจัดปัญหาการปนเปื้อนของ CO ได้

ความพยายามอื่นๆ ในการจำกัดพิษของตัวเร่งปฏิกิริยา ได้แก่ การเปลี่ยนรูปร่างของอนุภาคนาโนของตัวเร่งปฏิกิริยา การจัดเรียงตัวในระดับโมเลกุลของตัวเร่งปฏิกิริยาทำให้ไซต์มีโอกาสน้อยที่จะถูกปนเปื้อนด้วยพันธะ CO

สิ่งสำคัญของการลดต้นทุนตัวเร่งปฏิกิริยาคือการหาวัสดุทางเลือกแทนโลหะมีค่าในปัจจุบันอย่างแพลทินัม บางส่วนของวัสดุเหล่านี้ได้ถูกกล่าวถึงแล้ว เช่น Pt₃โลหะผสม Ni และอนุภาคนาโน Au ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะ/ไนโตรเจน/คาร์บอน (MNC) ได้รับการเสนอเป็นทางเลือกที่มีแนวโน้ม

แม้ว่ากิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาเชิงปริมาตรจะมีเพียง 10% ของที่เห็นสำหรับ Pt แต่การโหลดตัวเร่งปฏิกิริยา MNC ที่เพิ่มขึ้นได้รับการเสนอเป็นวิธีแก้ปัญหาเพื่อลดข้อกังวลนี้เนื่องจากต้นทุนที่ต่ำกว่า ซัพพลายเออร์ชั้นนำของตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับเซลล์เชื้อเพลิงนำเสนอวัสดุตั้งแต่ Pt ถึง IrO₂.

รายงานของ IDTechEx ให้รายละเอียดซัพพลายเออร์หลักของตัวเร่งปฏิกิริยา PGM แก่ OEM และประเมินความต้องการวัสดุ PGM และมูลค่าที่เกี่ยวข้องกับการรวมโลหะเหล่านี้เข้ากับ CCM

สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับความต้องการวัสดุ แนวโน้ม และทางเลือกใหม่ๆ สำหรับเซลล์เชื้อเพลิง PEM ของบริษัทที่ก่อตั้งแล้ว โปรดดูที่รายงานตลาด IDTechEx”วัสดุสำหรับเซลล์เชื้อเพลิง PEM 2023-2033“.

เกี่ยวกับ IDTechEx

IDTechEx ช่วยให้คุณได้กำไรจากเทคโนโลยีที่เกิดขึ้นใหม่โดยแนะนำการตัดสินใจเชิงกลยุทธ์ทางธุรกิจของคุณผ่านผลิตภัณฑ์การวิจัย การสมัครสมาชิก และการให้คำปรึกษา หากต้องการข้อมูลเพิ่มเติม โปรดติดต่อ Analysis@IDTechEx.com หรือเข้าไปที่ www.IDTechEx.com.

ตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการทดแทน: แนวโน้มที่สำคัญสำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาเซลล์เชื้อเพลิง PEM, รายงาน IDTechEx, BOSTON, 7 ธันวาคม 2565