受益于燃料电池领域的应用 这一贵金属的投资价
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铂在氢燃料电池催化剂的地位中短期不可替代。铂催化剂约占电堆成本 10%,未来 5 年占比上升,成本约降一半。与钴需求集中爆发情况不同,铂催化剂稳步上升,氢云链判断,未来铂金价格波动对电堆成本影响不大,市场无需过度焦虑。

氢燃料电池汽车的兴起,催化了市场对铂金价值的重估。5月24日,在上海举办的2019铂金及氢能产业峰会上,业内专家普遍认为,氢能经济和铂金市场蕴藏着巨大的机遇和活力,氢能与铂金的世纪交汇,或将带来下一个投资风口。

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世界铂金投资协会研究总监Trevor Raymond在会上指出,由于停电和罢工造成南非铂金矿产供应量减少,钯金价格的大幅上涨导致汽油车中铂金替换钯金的可能性增加,铂金作为催化剂在氢燃料电池中的使用,这些需求前景表明2019年铂金的投资前景可期。

2016 年起,三元电池正极材料钴价暴涨,投机炒作对纯电动汽车发展造成负面影响,燃料电池会不会出现了相似情况?铂是燃料电池催化剂至少目前不可替代的关键材料,JM 的 20 wt% 的催化剂价格约 430 元 / 克,国内同规格的产品约为 240 元 / 克。由于价格昂贵且矿产稀少、提炼当度高,铂经常被用来作为氢燃料电池汽车无法产业化的反面理由。

作为一种独特的金属,铂金兼具工业用途和贵金属特质。据了解,目前铂金被广泛应用于汽车、工业、首饰及投资领域。数据统计,铂金在汽车催化剂领域的应用比例最高,占到总需求的37%到41%;其次是首饰消费领域,占到铂金总需求的30%;工业用途中的应用比例占到全球总需求的20%;铂金投资领域,占到2%到11%不等。

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从具体用量上来说,氢燃料电池汽车对铂的用量也是最高。目前,像丰田这样的第一梯队车企的商业化氢燃料电池汽车,平均每辆用量大约为0.17g/kW。随着技术的进步,这个指标还会进一步降低,据美国能源局的目标显示,2020年将实现单车铂用量低至0.125g/kW,而这一含量仍然高于传统的柴油汽车耗量。

铂金一年价格曲线与 10 年价格曲线

中国黄金协会副会长兼秘书长张永涛在上述会议上指出,铂金需求变化受到工业技术特别是相关产业变革的深刻影响。铂金作为氢能源燃料电池电化学反应的重要催化剂,在推动氢能源汽车规模化发展、促进氢能等清洁能源产业快速成长等方面具有难以替代的重要作用。因此,未来氢能产业的蓬勃发展与不断壮大,也必将带动铂金的需求迈上一个更高的台阶。

经过性能、技术、成本等几个方面考量,氢云链认为,尽管铂同钴类似,容易被市场炒作引发价格波动,但短期内不会显著增加电堆成本,市场无需过度担忧。

他表示,铂金不仅广泛应用于工业和首饰领域,同时还是重要的贵金属投资品种,长期以来受到投资者的重视与关注。“近几年,由于铂金价格的持续下跌,导致铂金投资需求出现大幅度下滑。目前,铂金价格虽然处于十年来的历史最低位,但已经逐渐显露出上涨的态势,国内许多从事贵金属投资领域的专家人士也纷纷看好铂金未来的投资价值和价格上涨空间。”张永涛说。

铂是最优的燃料电池催化剂

业内人士分析,目前钯金市场短缺严重,钯金价格暴涨。这种倒挂现象不排除将推动铂金替换钯金,重新回到汽油车催化剂市场。此外,受大众排放门丑闻影响的欧洲柴油车市场已经开始回暖。有数据统计,2019年1月,欧洲柴油车市场份额从2018年9月的33.8%回升至35.2%,表明柴油车市场逐步走出大众排放门的阴影。未来欧洲柴油车市场发展很有可能高于目前预期,对铂族金属的需求会趋稳。

由于质子交换膜的化学反应环境,催化剂应该具备以下条件,如下表。

此外,由于氢燃料电池车“零排放、支持大载重、长续航里程、燃料补给速度快、燃烧效率高”等优势,已经成为新能源汽车行业的“新宠”。世界各国相继出台了政策扶持这一行业的发展,预计未来5-10年内,燃料电池车产业将复制电池电动车行业的快速发展路径。这一新产业的崛起将极大提振对铂金的需求。

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据了解,近几年氢燃料电池汽车的快速发展,也带来铂金需求边际增量的较快增长。数据统计,2017年全球燃料电池乘用车销量约6000辆,作为催化剂的铂金消耗量不到1.2吨。假设2030年全球燃料电池汽车渗透率可达1%(全球载客汽车数量按照1.05亿辆算),单车铂金用量按照17.5g算,铂金耗量将达到18.38吨,占到2017年全球铂需求量的7.4%,对铂金的拉动效果非常显著。

催化剂的要求

根据催化剂性能火山图,挑选催化剂应兼顾性能与成本。由于良好的抗酸性(金属中仅铂、金等能适应酸性环境),加上超过其他金属的优秀催化性能,铂成为催化剂首选材料。

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氧还原反应金属催化性能火山图

缺点是铂的价格昂贵且容易一氧化碳中毒。无铂催化剂一直是科研人员的研发方向。受限于基础理论没有突破,无铂催化剂还处于概念阶段,中短期内,铂与铂基的催化剂依然是第一选择。

技术上已经接近产业化程度

20 世纪 60 年代 GE 研制的 PEMFC 催化剂为铂黑,用量高达 10mg/cm2,80 年代中期 PEMFC 上 Pt 负载量降低至 4mg/cm2,90 年代加拿大 Ballard 通过改进膜电极结构和制备工艺取得了突破性进展,成功将电催化剂中 Pt 负载量降至 0.7-1.0mg/cm2。目前业内认为铂用量只要小于 0.1mg/cm2 就可以达到产业化的要求,理想的 Pt 载量为每车 5g,与尾气催化剂铂含量接近。国外知名公司已将铂用量降至 0.2mg/cm2,依然偏高。实验室中用 " 离子溅射法 " 工艺已经达到了 0.02g/cm2 的水平,未来达到小于 0.1mg/cm2 的目标并非遥不可及。

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催化剂中铂的用量

下表为国外催化剂知名企业,其中英国 JM 与日本田中贵金属是全球铂催化剂的巨头,本田氢燃料电池汽车 clarity,使用了田中贵金属的催化剂。其中,JM 的催化剂产品在中国的市场占有率可能超过 80%。

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