2021年中国环保催化剂市场上下游产业链调研分析
   云芳         下载贤集网APP看更多新闻

2021年中国环保催化剂市场上下游产业链全景监测调研分析及投资策略规划指导预测


1、环保催化剂产业发展概况


（1）环保催化剂的发展概况：


催化剂是指能够在不改变化学平衡的情况下改变化学反应的速率，且其本身的质量、组成和化学性质在参与化学反应前后保持不变的物质。


催化技术是工业生产和日常生活中的关键技术之一，能显著提高化学反应效率，广泛应用于石油炼制、医药化工和环境保护三大领域，化工行业创新的核心工作之一就是催化领域的创新。


在21世纪，催化剂在解决全球普遍关注的地球环境问题方面已起到与工业生产同等甚至更大的作用，环保催化剂已成为催化剂研究的重点。


狭义上，环保催化剂一般指的是直接或者间接处理有毒、有害物质，使之无害化或减量化的催化剂，如应用于尾气处理和工业废气处理等污染排放控制的催化剂。


广义上，能够改善环境污染的催化剂均可归属于环保催化剂的范畴，如应用于燃料电池等新型能源的开发、清洁燃料的生产等的催化剂。


近年来，随着我国产业结构不断升级和环保要求日益提高，我国在环保催化剂领域进行了大量投入，但由于我国对环保催化剂的研究工作起步相对较晚，我国在新型先进环保催化剂的研发、生产和应用等方面较欧美日等发达国家仍存在一定差距，许多先进材料和高性能催化剂生产技术被跨国公司长期垄断。


在工信部、国家发改委、科技部和财政部联合发布的《新材料产业发展指南》中，机动车尾气、工业废气净化用催化材料等环保催化材料被列为重点应用领域急需的关键战略新材料。


预计全球污染排放控制催化剂市场规模将由2019年的211亿美元增至2024年的305亿美元。随着我国环境污染治理力度的加强，我国环保催化剂具有广阔的市场空间。


（2）主要环保催化材料简介：


环保催化剂主要由以金属为主的活性组分以及提升催化性能的各类催化材料与助剂组成。


在已知催化反应中，70%以上的催化剂涉及到某种形式的金属成分，而稀土、氧化铝等其他催化材料则对金属活性组分性能的改进以及催化剂整体性能的提升起到重要作用，是环保催化剂的关键组成部分。


活性组分承担化学反应中主要的催化功能，应用于尾气处理和氢燃料电池电催化等领域的环保催化剂活性组分主要为铂、钯、铑等铂族贵金属和铜、铁等金属，其分散性、稳定性越高，催化效果越强。


金属元素特别是铂族贵金属具有较高的催化活性，但在较高温度下易烧结团聚、在硫化物和磷酸盐等催化中间产物的影响下易造成催化剂中毒，使得催化活性急剧降低。


此外，由于铂族贵金属的主要应用领域为催化剂，随着环保催化剂市场需求不断上升，近年铂族贵金属价格持续上涨，导致贵金属催化材料的成本不断提高。


为克服贵金属催化材料的缺点，在先进环保催化材料的研发和应用中，稀土元素由于其独特的电子结构，能够在化学反应过程中表现出良好的催化性能与功效，受到了越发广泛的关注和重视。


在环保催化剂中，通过将多种稀土催化材料、稀土改性氧化铝材料等与贵金属催化材料的掺杂复合使用，可以改善贵金属催化材料的性能并减少环保催化剂中贵金属的用量，从而降低环保催化剂的成本。


目前，铈锆稀土储氧材料、复合稀土氧化物、分子筛和钙钛矿等稀土材料已广泛应用于机动车尾气净化、工业有机废气净化等方面。


（3）尾气处理催化剂行业发展情况


尾气处理催化剂指的是处理各类内燃机尾气中所含有的污染物的催化剂，是环保催化剂最主要的应用领域之一。


1960年，美国加州率先制定了“汽车污染物控制法令”，此后，美国联邦、日本和欧洲都相继制定了相关的污染物排放法规，尾气处理催化剂开始获得系统性的研究。


随着全球范围内对大气污染治理力度的不断加强，尾气排放的标准不断提高，尾气处理催化剂的性能亦不断提升，由仅针对一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）的单一组分的氧化催化剂，发展成为通过氧化催化、还原催化相结合以处理多种污染物的催化剂组合，催化系统愈加复杂，催化剂的针对性、选择性和催化效率持续提高。


不同污染物对应的氧化/还原反应




针对不同燃料类型、不同内燃机型号的尾气处理催化剂中的催化材料具体构成均有不同，总体而言，尾气处理催化剂的催化材料由含铂族贵金属或镍、铜、钴等过渡金属作为主要成分的配方，


逐渐演变为由铂族贵金属等活性组分与稀土材料、氧化铝材料、分子筛等材料的掺杂复合，催化材料的配方和工艺愈加复杂化和精细化，并已形成了针对不同污染物的多种催化剂。


尾气处理催化剂的演变过程示意图




目前，各类尾气处理催化剂中活性组分的种类构成已基本形成较为明确的方案，稀土、氧化铝等催化材料以及用于对各类催化材料改性的助剂则能够根据不同的配方，有效降低催化剂成本、提升催化剂性能。


例如，铈锆稀土储氧材料具有储存释放氧的功能，能够调节尾气处理过程中的氧气浓度从而提升尾气处理效率，也能够抑制金属颗粒的烧结从而提高催化活性组分的稳定性和分散性；


稀土改性氧化铝材料因其具有较高的比表面积，能够提高活性组分的分散性和有效利用率，从而提高催化剂的效率并可减少贵金属用量；此外，多种稀土、碱土等助剂通过对催化材料的改性，能够显著地提升催化剂的性能。


稀土、氧化铝、碱土等催化材料和助剂是提升尾气处理催化剂性能和降低其成本的关键部分，各类催化材料的性能和相互的配比决定了尾气处理催化剂产品的市场竞争力，是尾气处理催化剂厂商的技术研发重点和核心技术机密。


中金企信国际咨询公布《2021-2027年中国环保催化剂市场竞争格局分析及投资战略研究可行性报告》。


经过多年的发展，尾气处理催化剂已形成了TWC、DOC、SCR、ASC、cDPF、cGPF、GOC等多种主流产品。在国五排放标准阶段，汽油车尾气处理采用TWC的方案，柴油车主要采用DOC+cDPF、SCR、DOC+SCR组合等方案，天然气车主要采用GOC方案；


而由于国六排放标准中对尾气中的各类污染物提出了更严格的排放限制，汽油车一般须采用TWC或TWC+cGPF组合方案，柴油车一般需要采用DOC+cDPF+SCR+ASC组合方案，天然气车一般需要采用TWC或TWC+ASC组合方案。


国五、国六各车型主流尾气处理方案分析




进入国六排放标准阶段后，单车催化剂使用量大幅上升，据天风证券测算，尾气处理催化剂单价平均增幅预计达105.72%，我国尾气处理催化剂的市场规模将达到938亿元，较原有国五排放标准下的市场规模大幅增长156%。


2、尾气处理产业发展情况


（1）尾气处理产业基本情况：


近年来，我国大气污染治理形势日益严峻，大量的氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、挥发性有机化合物（VOCs）等毒害气体以及固体颗粒（PM）的排放严重破坏了大气环境，引发雾霾、臭氧超标等环境污染现象。


根据生态环境部《中国生态环境状况公报（2019）》，2019年全国337个地级及以上城市中，180个城市环境空气质量超标，占全部城市数的53.4%，大气污染已对居民身体健康造成极大危害。


鉴于上述情况，党的十九大报告中提出要坚决打好污染防治攻坚战，持续实施大气污染防治行动，加大生态系统保护力度，打赢蓝天保卫战；2018年国务院在《打赢蓝天保卫战三年行动计划》中提出要进一步明显减少重污染天数、明显改善环境空气质量、明显增强人民的蓝天幸福感等要求；


2020年国务院政府工作报告中进一步明确将“打好蓝天、碧水、净土保卫战，实现污染防治攻坚战阶段性目标”等作为我国下一阶段的重点工作。机动车尾气是我国主要的空气污染源之一，根据生态环境部《中国移动源环境管理年报（2020）》，


2019年全国机动车一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）、颗粒物（PM）四项污染物总排放量为1,603.8万吨，其中，一氧化碳（CO）排放771.6万吨，碳氢化合物（HC）排放189.2万吨，氮氧化物（NOx）排放635.6万吨，


颗粒物排放7.4万吨。此外，工程机械、农业机械、船舶、飞机、铁路机车等非道路移动源的尾气排放对空气质量的影响也不容忽视，2019年我国非道路移动源共排放二氧化硫（SO2）15.9万吨、


碳氢化合物（HC）43.5万吨、氮氧化物（NOx）493.3万吨、颗粒物（PM）24.0万吨；非道路移动源的氮氧化物（NOx）排放量接近机动车，颗粒物（PM）排放量已超过机动车。


2019年中国机动车污染物排放现状分析



单位：万吨


欧美等发达国家较早制定了严格的尾气排放法规，并不断升级。例如，欧盟自1970年起已对轻型车排放污染物进行控制，并于1991年发布欧一阶段排放法规，至2013年已开始施行欧六标准。


相对国外发达国家，我国排放标准法规制定起步较晚，但近年升级迅速。1983年我国颁布了第一批机动车尾气污染控制排放标准，于2005年颁布了国四排放标准、于2013年颁布了国五排放标准；


2016年12月23日，环境保护部、国家质检总局发布《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》，2018年6月22日生态环境部与国家市场监督管理总局联合发布《重型柴油车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》，我国机动车即将全面进入国六尾气排放标准阶段。


根据《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》，自2020年7月1日起，所有销售和注册的轻型汽车开始实行国六a标准；自2023年7月1日起，所有销售和注册的轻型汽车开始实行国六b标准。


根据《重型柴油车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》，重型柴油车国六标准分国六a和国六b两个阶段实施，国六a阶段天然气汽车、城市车辆（主要在城市运行的公交车、邮政车和环卫车）、


所有重型柴油车将分别于2019年7月1日、2020年7月1日、2021年7月1日实施，国六b阶段天然气车辆及所有销售和注册登记的车辆将分别于2021年1月1日和2023年7月1日实施。此外，北京、上海、天津、


珠三角地区、成渝地区等部分地区已于2019年7月1日起提前实施轻型汽车国六排放标准。


为稳定和扩大汽车消费，2020年5月13日，生态环境部、工信部、商务部和海关总署联合发布《关于调整轻型汽车国六排放标准实施有关要求的公告》，对2020年7月1日前生产或进口的国五排放标准轻型汽车增加了6个月销售过渡期，


允许于2021年1月1日前在部分尚未实施国六排放标准的地区进行销售。我国各类机动车及非道路机械所实行的排放标准演进情况如下：相较国五排放标准，国六排放标准中一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）、


碳氢化合物（HC）及非甲烷碳氢化合物（NMHC）等排放物限值降低42%到80%，汽油车、重型柴油车和天然气车的颗粒物质量排放限值分别降低33%、50%，国六排放标准亦新增了汽油车颗粒物数量（PN）和氧化亚氮（N2O）排放、


柴油车及天然气车颗粒物数量（PN）和氨气（NH3）排放的限值要求。国六标准对整车生产厂商、汽车发动机生产厂商带来了巨大的环保压力，也对尾气后处理厂商技术、产品带来了明确的挑战和巨大的市场机遇。

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