聚合物电解质膜 (PEM) 燃料电池市场 – 全球行业规模、份额、趋势、机遇和预测，按最终用途（汽车、工业、商业、住宅）、应用（固定式、便携式、运输）、地区、竞争情况细分，2018-2028 年

全球聚合物电解质膜 (PEM) 燃料电池市场

关键市场驱动因素

聚合物电解质膜 (PEM) 燃料电池市场是清洁能源行业的一个分支，专注于 PEM 燃料电池系统的开发、制造和部署。PEM 燃料电池以其高能效、低排放和适用于各种应用而闻名，包括运输、固定发电和便携式设备。市场受到影响其增长和发展的几个关键驱动因素的影响。以下是 PEM 燃料电池市场的主要驱动因素：全球推动清洁和可持续能源以缓解气候变化和减少温室气体排放是 PEM 燃料电池市场的主要驱动力。 PEM 燃料电池通过氢和氧之间的化学反应产生电能，仅排放水蒸气作为副产品，使其成为一种清洁能源。交通运输行业为 PEM 燃料电池提供了重要机遇，尤其是在燃料电池电动汽车 (FCEV) 领域。政府和汽车制造商正在投资 FCEV 技术作为内燃机的替代品，以减少碳排放并改善空气质量。氢经济的发展是 PEM 燃料电池的强大驱动力，在氢经济中，氢气被生产、储存并用作能源载体。氢气可以从各种来源生产，包括可再生能源，并用于燃料电池以高效发电。PEM 燃料电池可以在储能应用中发挥作用，例如电网级储能和备用电源系统。对可靠、高效的储能解决方案的需求，以平衡间歇性可再生能源，推动了市场的发展。

分散式能源发电

PEM 燃料电池可用于分布式或分散式能源发电。它们非常适合热电联产 (CHP) 应用，可为住宅和商业建筑提供电力和热能。政府出台的支持性政策、激励措施和补贴旨在推广包括燃料电池在内的清洁能源技术，鼓励人们投资和采用 PEM 燃料电池系统。

研究与开发

为提高 PEM 燃料电池技术的性能、耐用性和成本效益而进行的持续研究和开发工作正在推动市场的发展。材料和制造工艺的创新促进了市场的增长。各国和国际组织在氢和燃料电池研发方面的合作促进了创新并扩大了市场机会。随着 PEM 燃料电池技术的成熟，它的应用范围已超出了传统用途。这包括电信基础设施的备用电源、离网发电和消费电子产品的小型便携式燃料电池。消费者和企业对清洁能源解决方案和环境问题的认识不断提高，导致人们对 PEM 燃料电池作为一种可持续和高效能源的兴趣日益浓厚。 FCEV 加氢基础设施的扩张是采用 PEM 燃料电池汽车的关键驱动力。基础设施投资对于支持市场增长至关重要。展示 PEM 燃料电池技术能力和优势的备受瞩目的示范项目和试点计划有助于建立信心并推动市场接受度。

主要市场挑战

高制造成本

PEM 燃料电池面临的主要挑战之一是其制造成本相对较高，这主要归因于在电极中使用昂贵的催化剂材料，例如铂。降低这些成本对于使 PEM 燃料电池与其他能源相比更具竞争力至关重要。PEM 燃料电池必须长时间高效运行才能具有经济可行性。确保燃料电池组件（尤其是质子传导膜和催化剂）的长期耐用性和使用寿命是一项重大挑战。 PEM 燃料电池中使用的催化剂对污染物、燃料杂质和高压循环等因素很敏感。催化剂降解会严重影响燃料电池的性能和寿命。氢气是 PEM 燃料电池的主要燃料，其储存、运输和分配仍然是重大挑战。开发高效、安全且具有成本效益的氢气基础设施对于市场的增长至关重要。缺乏全面的氢燃料基础设施是一个挑战，特别是对于广泛采用燃料电池汽车而言。扩建加氢站需要大量投资和协调。大多数氢气生产依赖于化石燃料，这与清洁能源的目标相悖。开发可扩展和可持续的氢气生产方法（例如使用可再生能源进行电解）是一项挑战。PEM 燃料电池需要适当的水管理以防止质子传导膜脱水或被水淹没。平衡燃料电池内的水分含量对于实现最佳性能至关重要。

冷启动和冻结

在寒冷天气条件下操作 PEM 燃料电池可能具有挑战性，因为电池内的水可能会结冰。开发有效的加热和绝缘解决方案对于寒冷天气应用至关重要。从实验室规模的原型过渡到大规模商业生产通常具有挑战性。确保大规模的一致性能和可靠性是 PEM 燃料电池制造商面临的一个重大障碍。氢气易燃，存在安全隐患，尤其是在运输应用中。确保氢气的安全处理、储存和使用对于公众接受至关重要。PEM 燃料电池面临来自其他清洁能源技术的竞争，例如锂离子电池和固体氧化物燃料电池，它们具有不同的优势，可能更适合某些应用。关于氢和燃料电池技术的不一致的监管框架和政策可能会阻碍市场增长。明确和支持性的法规对于激励采用是必不可少的。提高公众对燃料电池技术的认识和培养公众信任是一项挑战。公众对燃料电池的认知和理解，尤其是与内燃机等成熟技术相比，会影响采用率。

尽管存在这些挑战，但持续的研究和开发工作、政府支持以及行业和学术界之间的合作正在解决其中许多问题。随着技术的进步和清洁能源目标变得越来越重要，PEM 燃料电池有望在实现可持续和高效的能源解决方案方面发挥重要作用。克服这些挑战对于 PEM 燃料电池市场充分发挥其潜力并为更清洁、更可持续的能源未来做出贡献至关重要。

主要市场趋势

政府举措和不断增长的私人投资预计将推动市场发展

PEM 燃料电池市场在过去两年中实现了显着增长，这主要是由于政府在主要市场推出的举措以及私营部门的投资支持增加。加州能源委员会的替代和可再生燃料和汽车技术计划是政府于 2013 年发起的一项倡议，该计划建立了长期授权，共同资助首批 100 个零售加氢站。这鼓励了私营部门投资燃料电池市场。加州燃料电池合作伙伴的目标是到 2030 年建立一个由 1,000 个加氢站组成的网络，燃料电池汽车数量达到 1,000,000 辆。这一目标反映了 40 多个合作伙伴的意见和共识，包括燃料电池技术公司、汽车制造商、能源公司、政府机构和非政府组织以及大学。2022 年 2 月，一个项目表明，高温聚合物电解质膜燃料电池 (HT-PEMFC) 由于有效的散热性，为重型车辆和其他大型移动应用的电气化提供了一种有吸引力的解决方案。此外，包括洛斯阿拉莫斯国家实验室 (Katie Lim)、桑迪亚国家实验室 (Cy Fujimoto)、韩国科学技术研究院 (Jiyoon Jung)、新墨西哥大学 (Ivana Gonzales)、康涅狄格大学 (Jasna Jankovic) 和丰田北美研究院 (Zhendong Hu 和 Hongfei Jia) 在内的多家机构也参与了此次研究。在燃料电池中，PEM 类型是最受欢迎的。它有望在欧洲实现燃料电池部署目标中发挥关键作用，并推动 PEM 燃料电池市场的发展。

2022 年 2 月，洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家开发了一种可在更高温度下工作的新型聚合物燃料电池。长期存在的过热问题是卡车和公共汽车等车辆中使用中型和重型燃料电池的最大技术障碍之一，而这种新型高温聚合物燃料电池解决了这一问题，该电池的工作温度为 80-160 摄氏度，额定功率密度高于尖端燃料电池。此外，全球对燃料电池汽车的需求也在增加。朝鲜和美国是世界上燃料电池汽车保有量最大的国家。2021 年，朝鲜和美国分别占全球燃料电池汽车保有量的 38% 和 24%。因此，此类政府举措和投资可能会在预测期内推动市场发展。因此，由于上述因素，预计政府举措和对 PEMFC 技术的不断增长的私人投资将在预测期内推动市场发展。

细分洞察

最终用途洞察

区域洞察

亚太地区已成为全球聚合物电解质膜 (PEM) 燃料电池市场的领导者，并在 2022 年拥有相当大的收入份额

最新发展

• 中国计划每年生产 100,000 至 200,000 吨可再生氢，到 2025 年拥有 50,000 辆氢燃料汽车。中国目前是世界上最大的燃料电池卡车和公交车和燃料电池电动汽车（FCEV）的第三大市场。
• 印度科学家通过一种有效的程序自主开发了燃料电池用铂基电催化剂。这种电催化剂表现出与市售电催化剂相当的性能，并且可以延长燃料电池堆性能的使用寿命。
• 2022 年 8 月：美国国家可再生能源实验室 (NREL) 开始与丰田汽车北美公司 (Toyota) 通过合作研究和开发协议合作，在 NREL 的 Flatirons 园区建造、安装和评估 1 兆瓦 (MW) 质子交换膜 (PEM) 燃料电池发电系统。

主要市场参与者

• Ballard Power System
• Plug Power
• Bloom Energy
• FuelCell能源
• Hydrogenics（现为 Cummins Inc. 的一部分）
• Nuvera Fuel Cells
• Doosan Fuel Cell America
• Nel Hydrogen
• Advent Technologies
• SFC Energy