ポリマー電解質膜（PEM）燃料電池市場 – 世界の産業規模、シェア、傾向、機会、および予測、最終用途（自動車、産業、商業、住宅）、アプリケーション（固定、ポータブル、輸送）、地域、競合状況別（2018～2028年）

世界のポリマー電解質膜（PEM）燃料電池市場

主要な市場推進要因

ポリマー電解質膜（PEM）燃料電池市場は、PEM燃料電池システムの開発、製造、展開に重点を置くクリーンエネルギー産業のセグメントです。PEM燃料電池は、エネルギー効率が高く、排出量が少なく、輸送、定置型発電、ポータブルデバイスなどのさまざまな用途に適していることで知られています。市場は、その成長と発展に影響を与えるいくつかの主要な推進要因の影響を受けます。PEM燃料電池市場の主な推進要因は次のとおりです。気候変動を緩和し、温室効果ガスの排出を削減するためのクリーンで持続可能なエネルギー源を求める世界的な動きは、PEM燃料電池市場の主要な推進要因です。 PEM 燃料電池は、水素と酸素の化学反応によって電気を生成し、副産物として水蒸気のみを排出するため、クリーンなエネルギー源となります。輸送部門は、特に燃料電池電気自動車 (FCEV) において、PEM 燃料電池にとって大きなチャンスとなります。政府や自動車メーカーは、炭素排出量の削減と大気質の改善の必要性から、内燃機関の代替として FCEV 技術に投資しています。水素を製造、貯蔵し、エネルギー キャリアとして使用する水素経済の発展は、PEM 燃料電池の強力な推進力です。水素は、再生可能エネルギーを含むさまざまなソースから製造でき、燃料電池で使用して効率的に電気を生成します。PEM 燃料電池は、グリッド レベルのエネルギー貯蔵やバックアップ電源システムなどのエネルギー貯蔵アプリケーションで役割を果たすことができます。断続的な再生可能エネルギー源のバランスをとるための信頼性が高く効率的なエネルギー貯蔵ソリューションの必要性が、市場を牽引しています。

分散型エネルギー生成

PEM 燃料電池は、分散型または分散型のエネルギー生成に使用できます。これらは熱電併給（CHP）用途に適しており、住宅や商業ビルに電気と熱の両方を提供します。燃料電池を含むクリーンエネルギー技術の促進を目的とした政府の支援政策、インセンティブ、補助金は、PEM燃料電池システムへの投資と採用を促します。

研究開発

PEM燃料電池技術の性能、耐久性、費用対効果を向上させるための継続的な研究開発の取り組みが、市場の進歩を牽引しています。材料と製造プロセスの革新が市場の成長に貢献しています。水素と燃料電池の研究開発に関する各国と国際機関の協力は、革新を促進し、市場機会を拡大します。PEM燃料電池技術が成熟するにつれて、従来の用途を超えた用途が見つかります。これには、通信インフラストラクチャのバックアップ電源、オフグリッド発電、消費者向け電子機器用の小規模ポータブル燃料電池が含まれます。消費者と企業の間でクリーンエネルギーソリューションと環境への懸念に対する意識が高まるにつれて、持続可能で効率的なエネルギー源としてのPEM燃料電池への関心が高まっています。 FCEV 向け水素燃料補給インフラの拡大は、PEM 燃料電池車の採用を促進する重要な要因です。インフラへの投資は、市場の成長を支えるために不可欠です。PEM 燃料電池技術の能力と利点を紹介する注目度の高いデモンストレーション プロジェクトとパイロット プログラムは、信頼を築き、市場での受け入れを促進するのに役立ちます。

主要な市場の課題

高い製造コスト

PEM 燃料電池の主な課題の 1 つは、主に電極にプラチナなどの高価な触媒材料を使用することにより、比較的高い製造コストであることです。これらのコストを削減することは、PEM 燃料電池を他のエネルギー源に対してより競争力のあるものにするために不可欠です。PEM 燃料電池は、経済的に実行可能であるためには、長期間にわたって効率的に動作する必要があります。燃料電池部品、特にプロトン伝導膜と触媒の長期耐久性と寿命を確保することは、大きな課題です。PEM 燃料電池で使用される触媒は、汚染物質、燃料不純物、高電圧サイクルなどの要因に敏感です。触媒の劣化は、燃料電池の性能と寿命に大きな影響を与える可能性があります。水素は PEM 燃料電池の主な燃料であり、その貯蔵、輸送、および配送は依然として大きな課題です。効率的で安全で費用対効果の高い水素インフラストラクチャの開発は、市場の成長に不可欠です。包括的な水素燃料インフラストラクチャの欠如は、特に燃料電池車の広範な採用にとって課題です。水素燃料補給ステーションの拡張には、多大な投資と調整が必要です。水素生産の大部分は化石燃料に依存しており、これはクリーンエネルギーの目標と矛盾しています。再生可能エネルギー源を使用した電気分解など、スケーラブルで持続可能な水素生産方法の開発は課題です。PEM 燃料電池では、脱水やプロトン伝導膜の浸水を防ぐために適切な水管理が必要です。燃料電池内の水分量のバランスをとることは、最適なパフォーマンスを得るために重要です。

コールドスタートと凍結

寒冷気候下での PEM 燃料電池の運用は、セル内で水分が凍結する可能性があるため、困難な場合があります。寒冷気候での用途には、効果的な加熱および断熱ソリューションの開発が不可欠です。実験室規模のプロトタイプから大規模な商業生産への移行は、多くの場合困難です。大規模な環境で一貫したパフォーマンスと信頼性を確保することは、PEM 燃料電池メーカーにとって大きなハードルです。水素は可燃性であり、特に輸送用途では安全性に懸念があります。水素の安全な取り扱い、保管、使用を確保することは、一般の人々に受け入れられるために重要です。PEM 燃料電池は、リチウムイオン電池や固体酸化物燃料電池など、さまざまな利点があり、特定の用途に適している可能性のある他のクリーンエネルギー技術との競争に直面しています。水素と燃料電池技術に関する規制の枠組みとポリシーに一貫性がないと、市場の成長を妨げる可能性があります。採用を促進するには、明確で支援的な規制が必要です。燃料電池技術に対する認識を高め、一般の人々の信頼を高めることは課題です。燃料電池に対する一般の認識と理解は、特に内燃機関などの確立された技術と比較した場合、採用率に影響を与える可能性があります。

これらの課題にもかかわらず、進行中の研究開発の取り組み、政府の支援、および産業界と学界の協力により、これらの問題の多くに対処しています。技術が進歩し、クリーンエネルギーの目標がより重要になるにつれて、PEM燃料電池は持続可能で効率的なエネルギーソリューションを実現する上で重要な役割を果たすことが期待されています。これらの課題を克服することは、PEM燃料電池市場がその可能性を最大限に発揮し、よりクリーンで持続可能なエネルギーの未来に貢献するために不可欠です。

主要な市場動向

政府の取り組みと民間投資の増加が市場を牽引すると予想される

PEM燃料電池市場は、過去2年間で、主に主要市場での政府の取り組みの導入と民間部門からの投資支援の増加により、大幅な成長を遂げました。カリフォルニア州エネルギー委員会の代替・再生可能燃料と車両技術プログラムは、2013年の政府の取り組みであり、最初の100の小売水素ステーションに共同出資する長期的な権限を確立しました。これにより、民間セクターによる燃料電池市場への投資が促進されました。カリフォルニア燃料電池パートナーシップは、2030年までに1,000の水素ステーションのネットワークと最大1,000,000台の燃料電池車両を目指しています。この目標は、燃料電池技術企業、自動車メーカー、エネルギー企業、政府機関、非政府組織、大学など、40を超えるパートナーの意見と合意を反映しています。2022年2月、プロジェクトにより、高温ポリマー電解質膜燃料電池（HT-PEMFC）は、効果的な熱除去により、大型車両やその他の大規模なモビリティアプリケーションの電動化に魅力的なソリューションを提供することが示されました。さらに、LANL（Katie Lim）、サンディア国立研究所（Cy Fujimoto）、韓国科学技術研究院（Jiyoon Jung）、ニューメキシコ大学（Ivana Gonzales）、コネチカット大学（Jasna Jankovic）、トヨタ北米研究所（Zhendong Hu、Hongfei Jia）など、複数の機関がこの研究に関与しました。燃料電池の中で、PEMタイプが最も人気があります。これは、欧州の燃料電池導入目標において重要な役割を果たし、PEM燃料電池市場を牽引すると期待されています。

2022年2月、ロスアラモス国立研究所の科学者は、より高温で動作する新しいポリマー燃料電池を開発しました。トラックやバスなどの車両で中型および大型燃料電池を使用する際の最大の技術的障害の1つである過熱という長年の課題は、80〜160℃で動作し、最先端の燃料電池よりも定格電力密度が高い新しい高温ポリマー燃料電池によって解決されました。さらに、世界中で燃料電池ベースの車両の需要が高まっています。燃料電池ベースの車両の在庫に関しては、北朝鮮と米国が世界をリードしています。2021年には、北朝鮮と米国はそれぞれ世界の燃料電池ベースの車両在庫の38％と24％を占めていました。したがって、このような政府の取り組みと投資は、予測期間中に市場を推進する可能性があります。したがって、上記の要因により、政府の取り組みとPEMFC技術への民間投資の増加が、予測期間中に市場を牽引すると予想されます。

セグメント別インサイト

エンドユースインサイト

地域別インサイト

アジア太平洋地域は、2022年に大きな収益シェアを獲得し、世界のポリマー電解質膜（PEM）燃料電池市場のリーダーとしての地位を確立しています

最近の動向

• 中国は、2025年までに年間10万〜20万トンの再生可能水素を製造し、5万台の水素燃料車両を保有する計画です。中国は現在、インドは燃料電池トラックとバスの世界最大の市場であり、燃料電池電気自動車（FCEV）では第3位の市場です。
• インドの科学者たちは、効率的な手順を通じて、燃料電池用のプラチナベースの電気触媒を独自に開発しました。この電気触媒は市販の電気触媒と同等の特性を示し、燃料電池スタックの性能寿命を向上させる可能性があります。
• 2022 年 8 月国立再生可能エネルギー研究所 (NREL) は、共同研究開発契約を通じてトヨタ自動車北米 (トヨタ) と連携し、NREL のフラットアイアンズ キャンパスに 1 メガワット (MW) のプロトン交換膜 (PEM) 燃料電池発電システムを構築、設置、評価し始めました。

主要市場プレーヤー

• Ballard Power System
• Plug Power
• Bloom Energy
• FuelCellエネルギー
• Hydrogenics (現在は Cummins Inc. の一部)
• Nuvera Fuel Cells
• Doosan Fuel Cell America
• Nel Hydrogen
• Advent Technologies
• SFC Energy