盡管質子交換膜(PEM)燃料電池的某些部件采用了強大的現有材料，但在未來幾年，其技術前景將在許多方面發(fā)生變化。
在整個行業(yè)建立和加強供應鏈協(xié)議的同時，預計在數量和單位方面的材料需求會增加，組件成本會降低，顛覆性技術也會出現。
除了需求增長、新趨勢和參與者分析，IDTechEx預計PEM燃料電池相關材料市場的價值將在2033年超過70億美元。
隨著零排放汽車趨勢的持續(xù)，燃料電池電動汽車(FCEVs)的市場份額預計也將相應增長。乘用車已經在這一領域取得了一些進展，豐田Mirai和現代NEXO已經在市場上站穩(wěn)了腳跟。
氫燃料汽車也為重型汽車行業(yè)帶來了巨大的機遇，氫動力卡車可以實現點對點的旅程，而無需對基礎設施進行大規(guī)模改造。隨著一項技術的成功，對該技術基礎材料的需求也會增加，PEM燃料電池將遵循這一模式。
IDTechEx的分析全面覆蓋電動汽車行業(yè)，詳細介紹純電動汽車(BEVs)和燃料電池電動汽車(FCEVs)。他們發(fā)布了一份名為《PEM燃料電池材料2023-2033》的新報告，其中包括10年按車型劃分的關鍵燃料電池組件的數量和體積的粒度預測，同時還詳細說明了每個組件的相關價值。
除了這些詳細的市場預測，該報告還包括參與者評估、技術基準、PEM燃料電池材料和組件的趨勢分析。
質子交換膜(PEM)燃料電池通過各種組件的協(xié)同作用來工作。雙極板(BPP)在氣體擴散層(GDL)分別將反應物和產物運輸到催化劑層之前在燃料電池之間分配燃料。
催化劑被包覆在膜(CCM)上，而膜本身將質子從燃料電池的一邊運送到另一邊。PEM、CCM和GDL統(tǒng)稱為膜電極組件(MEA)。
在2022年至2033年期間，交通運輸用PEM燃料電池市場預計將以29.9%的復合年增長率增長，但關于燃料電池使用的組件，仍有一些關鍵問題有待解決。
雙極板(BPP)是燃料電池的支柱，提供結構支撐，分離氧氣和氫氣燃料，并收集電池中產生的電流。由于BPP的不同角色的數量，材料的選擇必須考慮到一些重要的參數。
機械強度、耐腐蝕性、電導率和導熱性都是至關重要的，而材料和生產成本也必須考慮在內。在這份報告中，IDTechEx對BPP的兩種主要材料選擇——石墨和金屬進行了基準測試，包括分析組件供應商、他們的材料選擇以及與原始設備制造商的供應鏈協(xié)議。
MEA是燃料電池的主要部件，包括質子交換膜(PEM)、CCM和GDL。與MEA相關的值可以在上面的餅圖中看到，展示了MEA對整個燃料電池的重要性。
氣體擴散層(GDL)可以說是圖表中列出的最簡單的組件，然而，它在電池內的水管理中起著重要作用。報告中給出了對這一細分市場的主要參與者的理解，以及技術差異和與所供應的原始設備制造商有關的信息。
此外，還討論了有關提高GDL的能力以實現電池內水管理的材料趨勢。
質子交換膜(PEM)允許質子從電池的一邊傳輸到另一邊，通常由一種被稱為離聚體的特殊聚合物家族組成。市場領導者是Chemours的產品Nafion，然而，市場上還有其他幾種替代離聚體材料。
IDTechEx提供了這些替代膜材料的基準，與現有的相對比，在PEM的三個最重要參數方面；電阻、離子交換容量(IEC)、膜厚度。
需要高電阻以確保燃料電池不短路，而高IEC和更小的膜厚度使質子在電池中快速傳輸，從而提高電池性能。替代的、新穎的材料正在獲得質子交換膜的吸引力，主要是在學術層面，如金屬-有機框架(MOFs)。
PEM燃料電池的一個至關重要的領域是在電池中加入催化材料，使化學反應在低于100°C的溫度下有效發(fā)生，從而實現PEM所需的質子傳輸條件。
通常情況下，鉑和其他鉑族金屬(PGMs)被用作催化劑，然而，這些貴金屬的高成本抑制了整個燃料電池堆的成本降低。
IDTechEx的報告詳細介紹了PGM催化劑的主要供應商，并預測了PGM材料的需求以及將這些金屬集成到CCM中的相關價值。與燃料電池相關的R&D關注的一個重點是降低催化劑的成本，要么通過限制所需PGM的體積，要么尋找替代催化材料。（來源：全球氫能網）
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