质子交换膜(PEM),也叫质子膜或者氢离子交换膜,是一种致密的离子选择性透过的膜。质子交换膜上游主要包括基础材料和过程材料两个部分:基础材料即萤石,利用上游原材料制备可用于后续加工的各类全氟、非全氟以及特种树脂。质子交换膜下游可广泛应用于燃料电池、电解水、氯碱工业等领域。 质子交换膜产业链 资料来源:观研报告网《2022年中国质子交换膜市场分析报告-行业深度分析与发展战略评估》 在技术层面,电解水制氢技术可分为碱性电解水制氢(ALK)、质子交换膜电解水制氢(PEM)、固体氧化物电解水制氢(SOE)和阴离子交换膜电解水制氢(AEM)。从技术角度看,PEM电解水技术具有独特优势。首先PEM电解采用纯水电解,无污染、无腐蚀;其次,质子交换膜拥有更高的质子传导性,从而提升电解效率;此外,PEM电解水技术能够提供更宽的负载范围和更短的响应启动时间,最适合未来能源结构的发展。 PEM电解水技术优势
资料来源:观研报告网《2022年中国质子交换膜市场分析报告-行业深度分析与发展战略评估》 质子交换膜不仅在电解水技术中发挥关键作用,同时也是质子交换膜燃料电池的核心组成之一,在电堆总成本中占据9%的份额。 燃料电池成本结构 数据来源:观研报告网《2022年中国质子交换膜市场分析报告-行业深度分析与发展战略评估》 电堆总成本结构 数据来源:观研报告网《2022年中国质子交换膜市场分析报告-行业深度分析与发展战略评估》 上游方面:作为质子交换膜上游的基础材料,萤石的供给对质子交换膜的制造起着重大的影响。我国是全球最大的萤石产区,2014-2020年我国萤石产量维持在350-450万吨之间,2020年中国萤石产量为430万吨,产量较2019年基本持平,占全球萤石总产量的56.6%。 2014-2020年我国萤石产量 数据来源:观研报告网《2022年中国质子交换膜市场分析报告-行业深度分析与发展战略评估》 受优势资源减少、环保监管压力上升、开采成本增加及国家政策调整等因素影响,我国仍需要进口大量萤石满足内需,我国萤石进口量从2014年的13.5万吨增至2020年的77.81万吨。 2014-2020年我国萤石进出口量 数据来源:观研报告网《2022年中国质子交换膜市场分析报告-行业深度分析与发展战略评估》 中游方面:由于质子交换膜制备工艺复杂、技术要求高,长期被杜邦、戈尔、旭硝子等美国和日本少数厂家垄断,目前,国内生产的膜电极多数使用戈尔的增强复合膜,市占率达90%。目前,国内东岳、科润等企业也积极布局,随着国内技术的不断突破,国产质子交换膜实现进口替代空间巨大。 质子交换膜主要企业
资料来源:观研报告网《2022年中国质子交换膜市场分析报告-行业深度分析与发展战略评估》 下游方面:制氢行业和燃料电池是我国质子交换膜最大的两个需求领域。在碳中和的背景下,我国氢气年均需求在2030年将达到3715万吨,可再生能源电解制氢将成为有效的供氢主体,在制氢业中的占比将进一步提升至15%。依据相关数据预测,2030年、2050年我国可再生能源电解制氢供应链将分别达557万吨和6783万吨,根据质子交换膜成本占电解槽系统总成本的6.8%计算,我国可再生能源电解制氢将在2030年、2050年为质子交换膜带来约17.2亿元和59.81亿元的市场增量。 我国制氢结构比例 数据来源:观研报告网《2022年中国质子交换膜市场分析报告-行业深度分析与发展战略评估》 电解水制氢市场容量及其为PEM膜带来的市场增量
数据来源:观研报告网《2022年中国质子交换膜市场分析报告-行业深度分析与发展战略评估》 相关数据预测,2025年、2035年和2050年我国燃料电池产能将分别达600万千瓦、15000万千瓦和55000万千瓦,综合对未来燃料电池系统成本的测算,燃料电池应用领域将在2025年、2035年和2050年,为质子交换膜带来9.8亿元、49.01亿元和67.39亿元的市场增量。 燃料电池给PEM膜带来的市场增量
数据来源:观研报告网《2022年中国质子交换膜市场分析报告-行业深度分析与发展战略评估》 |
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