Marché des piles à combustible à membrane électrolyte polymère (PEM) – Taille de l’industrie mondiale, part, tendances, opportunités et prévisions segmentées par utilisation finale (automobile, industrie, commerce, résidence), par application (stationnaire, portable, transport), par région, concurrence 2018-2028

Marché mondial des piles à combustible à membrane électrolyte polymère (PEM)

Principaux moteurs du marché

Le marché des piles à combustible à membrane électrolyte polymère (PEM) est un segment de l'industrie de l'énergie propre qui se concentre sur le développement, la fabrication et le déploiement de systèmes de piles à combustible PEM. Les piles à combustible PEM sont connues pour leur efficacité énergétique élevée, leurs faibles émissions et leur adéquation à diverses applications, notamment le transport, la production d'énergie stationnaire et les appareils portables. Le marché est influencé par plusieurs facteurs clés qui ont un impact sur sa croissance et son développement. Voici les principaux moteurs du marché des piles à combustible PEM La poussée mondiale en faveur de sources d'énergie propres et durables pour atténuer le changement climatique et réduire les émissions de gaz à effet de serre est un moteur majeur du marché des piles à combustible PEM. Les piles à combustible PEM produisent de l'électricité grâce à une réaction chimique entre l'hydrogène et l'oxygène, n'émettant que de la vapeur d'eau comme sous-produit, ce qui en fait une source d'énergie propre. Le secteur des transports représente une opportunité importante pour les piles à combustible PEM, en particulier dans les véhicules électriques à pile à combustible (FCEV). Les gouvernements et les constructeurs automobiles investissent dans la technologie FCEV comme alternative aux moteurs à combustion interne, poussés par la nécessité de réduire les émissions de carbone et d'améliorer la qualité de l'air. Le développement d'une économie de l'hydrogène, où l'hydrogène est produit, stocké et utilisé comme vecteur d'énergie, est un puissant moteur des piles à combustible PEM. L'hydrogène peut être produit à partir de diverses sources, y compris les énergies renouvelables, et utilisé dans les piles à combustible pour générer efficacement de l'électricité. Les piles à combustible PEM peuvent jouer un rôle dans les applications de stockage d'énergie, telles que le stockage d'énergie au niveau du réseau et les systèmes d'alimentation de secours. Le besoin de solutions de stockage d'énergie fiables et efficaces pour équilibrer les sources d'énergie renouvelables intermittentes stimule le marché.

Production d'énergie décentralisée

Les piles à combustible PEM peuvent être utilisées pour la production d'énergie distribuée ou décentralisée. Elles sont parfaitement adaptées aux applications de cogénération (CHP), fournissant à la fois de l'électricité et de la chaleur aux bâtiments résidentiels et commerciaux. Les politiques gouvernementales de soutien, les incitations et les subventions visant à promouvoir les technologies énergétiques propres, y compris les piles à combustible, encouragent l'investissement et l'adoption des systèmes de piles à combustible PEM.

Recherche et développement

Les efforts continus de recherche et développement pour améliorer les performances, la durabilité et la rentabilité de la technologie des piles à combustible PEM stimulent les avancées du marché. Les innovations dans les matériaux et les procédés de fabrication contribuent à la croissance du marché. La collaboration entre les pays et les organisations internationales sur la recherche et le développement de l'hydrogène et des piles à combustible favorise l'innovation et élargit les opportunités de marché. À mesure que la technologie des piles à combustible PEM mûrit, elle trouve des applications au-delà des utilisations traditionnelles. Cela comprend l'alimentation de secours pour les infrastructures de télécommunications, la production d'électricité hors réseau et les piles à combustible portables à petite échelle pour l'électronique grand public. La sensibilisation croissante des consommateurs et des entreprises aux solutions énergétiques propres et aux préoccupations environnementales a conduit à un intérêt croissant pour les piles à combustible PEM en tant que source d'énergie durable et efficace. L'expansion de l'infrastructure de ravitaillement en hydrogène pour les FCEV est un moteur crucial pour l'adoption des véhicules à pile à combustible PEM. Les investissements dans l'infrastructure sont essentiels pour soutenir la croissance du marché. Des projets de démonstration et des programmes pilotes de grande envergure qui mettent en valeur les capacités et les avantages de la technologie des piles à combustible PEM contribuent à renforcer la confiance et à favoriser l'acceptation du marché.

Principaux défis du marché

Coûts de fabrication élevés

L'un des principaux défis des piles à combustible PEM est leur coût de fabrication relativement élevé, principalement attribué à l'utilisation de matériaux catalyseurs coûteux, tels que le platine, dans les électrodes. La réduction de ces coûts est essentielle pour rendre les piles à combustible PEM plus compétitives par rapport aux autres sources d'énergie. Les piles à combustible PEM doivent fonctionner efficacement pendant des périodes prolongées pour être économiquement viables. Assurer la durabilité et la longévité à long terme des composants des piles à combustible, en particulier de la membrane conductrice de protons et des catalyseurs, est un défi de taille. Les catalyseurs utilisés dans les piles à combustible PEM sont sensibles à des facteurs tels que les contaminants, les impuretés du carburant et les cycles à haute tension. La dégradation du catalyseur peut avoir un impact significatif sur les performances et la durée de vie de la pile à combustible. L'hydrogène est le principal carburant des piles à combustible PEM, et son stockage, son transport et sa distribution restent des défis importants. Le développement d'une infrastructure d'hydrogène efficace, sûre et rentable est essentiel à la croissance du marché. L'absence d'une infrastructure complète de ravitaillement en hydrogène est un défi, en particulier pour l'adoption généralisée des véhicules à pile à combustible. L'expansion des stations de ravitaillement en hydrogène nécessite des investissements et une coordination importants. La majorité de la production d'hydrogène repose sur des combustibles fossiles, ce qui est en contradiction avec l'objectif d'une énergie propre. Le développement de méthodes de production d'hydrogène évolutives et durables, telles que l'électrolyse à l'aide de sources d'énergie renouvelables, est un défi. Les piles à combustible PEM nécessitent une gestion appropriée de l'eau pour éviter la déshydratation ou l'inondation de la membrane conductrice de protons. L'équilibrage de la teneur en eau dans la pile à combustible est essentiel pour des performances optimales.

Démarrage à froid et congélation

L'utilisation de piles à combustible PEM par temps froid peut être difficile en raison du risque de gel de l'eau à l'intérieur de la pile. Le développement de solutions de chauffage et d'isolation efficaces est essentiel pour les applications par temps froid. La transition des prototypes à l'échelle du laboratoire à la production commerciale à grande échelle est souvent difficile. Assurer des performances et une fiabilité constantes à grande échelle est un obstacle important pour les fabricants de piles à combustible PEM. L'hydrogène est inflammable et pose des problèmes de sécurité, en particulier dans les applications de transport. Il est essentiel de garantir la manipulation, le stockage et l'utilisation en toute sécurité de l'hydrogène pour l'acceptation du public. Les piles à combustible PEM sont confrontées à la concurrence d'autres technologies d'énergie propre, telles que les batteries lithium-ion et les piles à combustible à oxyde solide, qui offrent des avantages différents et peuvent être mieux adaptées à certaines applications. Des cadres réglementaires et des politiques incohérents concernant les technologies de l'hydrogène et des piles à combustible peuvent entraver la croissance du marché. Des réglementations claires et favorables sont nécessaires pour encourager l'adoption. Sensibiliser et favoriser la confiance du public dans la technologie des piles à combustible est un défi. La perception et la compréhension du public à l’égard des piles à combustible, en particulier par rapport à des technologies bien établies comme les moteurs à combustion interne, peuvent avoir un impact sur les taux d’adoption.

Malgré ces défis, les efforts continus de recherche et développement, le soutien gouvernemental et les collaborations entre l’industrie et le monde universitaire s’attaquent à bon nombre de ces problèmes. À mesure que la technologie progresse et que les objectifs en matière d’énergie propre deviennent plus cruciaux, les piles à combustible PEM devraient jouer un rôle important dans la réalisation de solutions énergétiques durables et efficaces. Surmonter ces défis sera essentiel pour que le marché des piles à combustible PEM atteigne son plein potentiel et contribue à un avenir énergétique plus propre et plus durable.

Principales tendances du marché

Les initiatives gouvernementales et la croissance des investissements privés devraient stimuler le marché

Le marché des piles à combustible PEM a connu une croissance significative au cours des deux dernières années, principalement en raison de l’introduction d’initiatives gouvernementales sur les marchés clés et du soutien croissant aux investissements du secteur privé. Le programme de technologie des véhicules et des carburants alternatifs et renouvelables de la Commission californienne de l'énergie, une initiative gouvernementale de 2013, a établi une autorité à long terme pour cofinancer les 100 premières stations d'hydrogène au détail. Cela a encouragé le secteur privé à investir dans le marché des piles à combustible. Le Californian Fuel Cell Partnership vise à créer un réseau de 1 000 stations d'hydrogène et un parc de véhicules à pile à combustible pouvant atteindre 1 000 000 de véhicules d'ici 2030. Cet objectif reflète les contributions et le consensus de plus de 40 partenaires, dont des entreprises de technologie des piles à combustible, des constructeurs automobiles, des sociétés énergétiques, des agences gouvernementales et des organisations non gouvernementales, ainsi que des universités. En février 2022, un projet a montré que les piles à combustible à membrane électrolyte polymère haute température (HT-PEMFC) offrent une solution intéressante pour électrifier les véhicules lourds et d'autres applications de mobilité à grande échelle en raison du rejet efficace de la chaleur. Français De plus, plusieurs institutions, dont le LANL (Katie Lim), les Sandia National Labs (Cy Fujimoto), l'Institut coréen des sciences et technologies (Jiyoon Jung), l'Université du Nouveau-Mexique (Ivana Gonzales), l'Université du Connecticut (Jasna Jankovic) et le Toyota Research Institute of North America (Zhendong Hu et Hongfei Jia) ont été impliquées dans ce projet. Parmi les piles à combustible, le type PEM est le plus populaire. Il devrait jouer un rôle crucial dans l'objectif européen de déploiement des piles à combustible et stimuler le marché des piles à combustible PEM.

En février 2022, des scientifiques du Los Alamos National Laboratory ont développé une nouvelle pile à combustible polymère qui fonctionne à des températures plus élevées. Le problème de longue date de la surchauffe, l'un des plus gros obstacles techniques à l'utilisation de piles à combustible de moyenne et forte intensité dans les véhicules, tels que les camions et les bus, a été résolu par une nouvelle pile à combustible polymère haute température qui fonctionne à 80-160 degrés Celsius et a une densité de puissance nominale plus élevée que les piles à combustible de pointe. En outre, la demande de véhicules à pile à combustible augmente dans le monde entier. La Corée du Nord et les États-Unis sont les principaux pays au monde en termes de stock de véhicules à pile à combustible. En 2021, la Corée du Nord et les États-Unis détenaient respectivement 38 % et 24 % du stock mondial de véhicules à pile à combustible. Par conséquent, de telles initiatives et investissements gouvernementaux sont susceptibles de propulser le marché au cours de la période de prévision. Par conséquent, en raison des facteurs mentionnés ci-dessus, les initiatives gouvernementales et les investissements privés croissants dans la technologie PEMFC devraient stimuler le marché au cours de la période de prévision.

Informations sectorielles

Informations sur l'utilisation finale

Informations régionales

La région Asie-Pacifique s'est imposée comme le leader du marché mondial des piles à combustible à membrane électrolyte polymère (PEM) avec une part de revenus importante en 2022

Développements récents

• La Chine prévoit de fabriquer 100 000 à 200 000 tonnes d'hydrogène renouvelable par an et de disposer d'une flotte de 50 000 véhicules alimentés à l'hydrogène d'ici 2025. La Chine est actuellement le plus grand marché mondial des piles à combustible camions et bus et le troisième plus grand pour les véhicules électriques à pile à combustible (FCEV).
• Des scientifiques indiens ont développé localement des électrocatalyseurs à base de platine pour les piles à combustible grâce à une procédure efficace. Cet électrocatalyseur a montré des propriétés comparables à celles de l'électrocatalyseur disponible dans le commerce et pourrait améliorer la durée de vie des performances de la pile à combustible.
• Août 2022 Le National Renewable Energy Laboratory (NREL) a commencé à collaborer avec Toyota Motor North America (Toyota) dans le cadre d'un accord de recherche et développement coopératif pour construire, installer et évaluer un système de production d'électricité à pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEM) de 1 mégawatt (MW) sur le campus Flatirons du NREL.

Principaux acteurs du marché

• Ballard Power System
• Plug Power
• Bloom Énergie
• Énergie des piles à combustible
• Hydrogenics (qui fait maintenant partie de Cummins Inc.)
• Nuvera Fuel Cells
• Doosan Fuel Cell America
• Nel Hydrogen
• Advent Technologies
• SFC Energy