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氢燃料电池催化剂市场“升温”，市场正迎来一场新变局
氢燃料电池催化剂市场“升温”，市场正迎来一场新变局
氢燃料电池汽车的应用推广正在为氢能发展奠定良好的产业基础。作为氢能应用的先导领域，氢燃料电池汽车在全球受到高度重视，我国也已在氢燃料电池汽车的应用推广领域不断取得新进展，并初步掌握了关键零部件等核心技术。随着氢能基础设施建设的不断完善，以及氢能产业链企业加紧补链强链，氢燃料电池汽车正在向更多场景推广示范应用，并带动氢能产业发展打开更大空间。
氢燃料电池目前“卡脖子”的关键技术之一是催化剂。此前，我国要发展氢能，所需的催化剂必须向国外进口。因为相关技术的壁垒颇高，催化剂作为上游拥有较大的话语权，进一步推升了下游成本，限制了我国氢能源燃料电池的发展。
我国需要自主研发的氢燃料电池相关的催化剂专利，才能从源头上解决氢能源的第一道关。
国产替代程度低
目前，常见的燃料电池催化剂分为三类：铂基催化剂、低铂催化剂和非铂催化剂。铂（Pt）具有良好的分子吸附、离散特性，目前铂基催化剂是商用首选，但是铂的高昂价格、稀缺储量以及低稳定性等性能上的不足成为了氢燃料电池大规模商业化的阻碍。
在高活性、高稳定性、低成本的需求指引下，低铂催化剂和非铂催化剂成为两个重要的研究方向。低铂催化剂通过改变催化剂结构改变降低铂的用量，分为核壳类催化剂和纳米结构催化剂；非铂催化剂分为钯基催化剂、非贵金属催化剂和非金属催化剂，现阶段均难以应用于商业量产。
从产品特性可以看出，氢燃料电池催化剂行业具有技术壁垒高、关键原材料稀缺、制造成本高的特点。高技术壁垒决定了催化剂企业需要具备强大的技术实力和研发团队，并进行大量的研发投入；关键原材料稀缺需要企业具备可靠的上游供应，同时也驱使企业在低铂催化剂、非铂催化剂等其他方向另辟蹊径；对于高制造成本，企业一方面可通过量产实现制造环节降低，另一方面可通过贵金属回收等模式创新降低原材料成本。
目前国内氢燃料电池催化剂市场对进口产品的依赖程度较高，产业化进程相对落后。据有关数据统计，国内有近1万台燃料电池车在运行，其中超过90%的燃料电池在使用进口催化剂。在国内市场活跃的国外燃料电池催化剂供应商主要有田中贵金属（TKK）、庄信万丰（JM）、优美科等多家公司，其中田中贵金属和庄信万丰占据较高的市场份额。另外，氢燃料电池催化剂相关知识产权目前也主要掌握在西方少数发达国家手中，国内企业大多数还处于实验室阶段，少数企业可实现量产。
国际巨头加紧抢滩市场
现阶段，在国内市场活跃的国外燃料电池催化剂供应商主要有田中贵金属（TKK）、庄信万丰（JM）、优美科等多家公司。其中，田中贵金属和庄信万丰占据较高的市场份额。
田中贵金属从1985年展开燃料电池催化剂研究，在该领域拥有极为深厚的技术积累。其集结长年培育的贵金属催化剂技术及电化学技术，开发了 PEFC 的阴极（空气极）用高活性白金催化剂，以及阳极（燃料极）用耐一氧化碳（CO）毒害特性的优良白金合金催化剂。
凭借出色性能表现和稳定的批量供货，田中贵金属工业催化剂产品广受全球客户好评。其新生产工厂于2018年扩建完成之后，催化剂生产规模就已超过700公斤/月，目前在中国催化剂市场所占市场份额最高。其催化剂从日本生产然后出口到中国，暂时没有在中国市场投资建厂生产催化剂产品的计划。
在中国市场催化剂出货量仅次于田中贵金属的庄信万丰，是一家总部位于伦敦的全球性专用化学品公司。在燃料电池领域，其业务范围涵盖催化剂、催化剂涂层膜（CCM）和膜电极组件（MEA）等方面。2020年10月，庄信万丰在上海建成了一座膜电极组件（MEA）工厂，年产能达400万片，能够为10000多辆公交车和商用车提供动力。
今年7月18日，庄信万丰在其官网宣布，将在英国罗伊斯顿厂区建造一座价值8000万英镑的大型工厂，以扩大氢燃料电池组件的生产规模（主要为催化剂和膜电极）。新工厂预计将于2024年上半年投入使用，将每年为氢能汽车生产3GW质子交换膜燃料电池组件。
相比于前两家外企，优美科在中国燃料电池催化剂市场的表现虽然逊色了一些，但其综合实力依然不容小觑。
作为一家全球性的材料技术和回收公司，优美科的专长是原料科技、化学以及冶金术，其业务主要专注于四个商业领域：催化剂、能源物质、性能材料以及回收。优美科自20世纪80年代末开始开发用于燃料电池技术的催化剂，产品设计用于燃料电池车辆、PEM电解槽和其他基于燃料电池的应用。
不过优美科更加看重中国市场的发展前景，去年11月，优美科在苏州举行燃料电池和固定源催化剂（FCS）全球总部落成典礼，其燃料电池催化剂业务也正式落地中国。今年7月上旬，优美科宣布，将在中国常熟投资建设一座大型燃料电池催化剂工厂，以抓住燃料电池快速增长的趋势。该工厂预计将于2024年底投入使用，并将根据客户订单量的增长进行扩展。
由此看来，国际材料巨头已经开始在催化剂领域持续加码，部分公司甚至在中国本土投资建厂，以期分享更多的氢能市场红利。
本土企业加快商用进程
在国际巨头接连出牌的情况下，国内的燃料电池催化剂企业也没有闲着，很多公司正在加快推进产品的商业化进程。
“目前深圳航天科技研究院已经具备独立自主的制备和产业化能力，部分深入合作客户已展开公斤级订单合作。”深圳航天科技创新研究院（下称“深航院”）研究员、主任兼总工程师吕海峰表示，公司已完成搭建自主设计的自动化中试生产线，产能达到1kg/日批次。
作为中国航天科技集团有限公司二级单位，深航院依托现有宇航电源及新能源、新材料、信息技术、机器人及智能装备四个优势业务，在氢能方面主要专注于催化剂的产业化。随着催化剂业务的拓展，深航院还计划成立专门的公司运营该部分业务。
事实上，随着产品一致性和稳定性的提升，下游客户对国产催化剂的认可度也在逐渐提高。国内的中自科技、氢电中科、南京东焱、中科科创等多家公司都在加紧推进燃料电池催化剂的商用进程，在这些企业的持续努力下，催化剂的国产化率有所提升。
中自科技在近日的投资者关系活动记录表中表示，目前公司铂碳催化剂产品相关的批量化生产设备已经全部进场，即将完成调试，待调试完成后将形成公斤级批量生产能力。公司已完成向多个国内外主流氢燃料电池生产商进行送样，并在耐久测试中表现出了较好的性能与竞争力，得到了相关下游厂商的初步认可。
除了燃料电池领域，电解水制氢也是未来国产催化剂的一个增量市场，目前国内已经有中科科创、氢电中科等多家企业向电解水制氢催化剂领域拓展。
以氢电中科为例，其电解水催化剂主要包含有析氢的铂和铂碳系列催化剂和析氧的铱基系列催化剂。氢电中科方面向高工氢电透露，公司计划在年底前，完成铱黑和铱碳催化剂的公斤级开发和氧化铱催化剂的中试开发。现阶段，氢电中科将聚焦电解水阴阳极催化剂的开发，专注于上述产品的中试及公斤级开发。
另一家公司中科科创采用绿色化学工艺制备的氧化铱催化剂，已具备单批次公斤级生产能力，并且已经供应给欧洲某水电解头部企业（保密协议限制），并已在多家PEM制氢头部企业中应用。
除了老玩家的持续发力，也有新公司加入到氢能催化剂领域。
7月16日，濮阳市人民政府与雄安科融环境科技股份有限公司（下称“科融环境”）签署了科融新能源科技国际产业园合作协议，氢能催化剂项目作为该协议下首个落地濮阳的产业项目，由科融环境联合清华大学核能与新能源技术研究院合作开发，拥有多项发明专利，清华专家团队全程参与生产工艺设计与技术指导。
总体来看，国产催化剂与已经成熟商用多年的国外品牌相比还存在较大的差距，对比田中贵金属与庄信万丰，国内企业大多于近几年才开始展开燃料电池催化剂的研发，积累严重不足。好在随着参与企业数量不断增多，并且开始走进客户验证，向批量化生产的方向探索，国产催化剂正在跑步追赶的路上。
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来源：贤集网
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