金属功能材料

锂电之后,谁是下一个新能源王者材料?

这两年,自从新能源起势之后,锂电和锂材料有多火,投资界的,无论公募私募还是产业资本,无论做一级还是二级市场,恐怕都深有体会。宁德时代、比亚迪这些龙头就不要说了,连一些垃圾也涨上了天。

投资看预期,其中越来越重要的是技术预期。那么,未来能够颠覆锂离子电池的新一代技术是什么呢?

科技树如何生长还不得而知。但从人类利用能源的走势来看,从固体燃料到液体燃料再到气体燃料也是发展规律,比如说从煤炭到石油再到天然气。从这一点看,未来很可能走向燃料电池,这符合能源绿色化、轻量化的大趋势和大方向。

燃料电池的种类相当多,目前市场上主要有碱性燃料电池(AFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)、甲醇燃料电池(DMFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固态氧化物燃料电池(SOFC)等。

这些不同种类的燃料电池输出功率范围、发电效率、优缺点、应用领域都不尽相同,而主流用于汽车的燃料电池是氢燃料电池。它是将储存在燃料(氢气)和氧化剂(空气中的氧气)中的化学能直接转换为电能的能量转换装置,基本工作原理就是电解水的逆过程。在氢燃料电池中,以质子交换膜燃料电池居多。这也是丰田等厂家投入了大量人力物力的方向。

不过你知道吗,所有的燃料电池,不管哪一种,能量变换都需要发生氧化还原反应,而氧化还原反应基本都需要催化剂。

那么,燃料电池中最常用的催化剂材料又是什么呢?

——铂!

一点也没错,贵金属铂金的铂(Pt),就是很多美女愿意用一生交换的银白色首饰材料。

铂基催化剂是一种以金属铂为主要活性组分制成的催化剂的总称,具有催化活性高、选择性强、制作方便等优势。在燃料电池电极中,铂的作用是加快氧化还原反应的速率,提高燃料电池性能。

燃料电池中,催化剂用量虽然不多,但却是核心材料,所谓“得材料者得天下”,来自日本的一个统计,氢燃料电池中,催化剂的成本占比超过一半!

氢燃料电池电堆成本构成(数据来源:日本NEDO)

根据网上找到的一个数据,以每平方厘米燃料电池提供0.6瓦的功率,所需催化剂的含铂量是0.5毫克。如果一台小汽车,发动机功率是80千瓦,所需燃料电池的铂含量约为65克。按全世界汽车年产量9000万辆,且全部采用燃料电池驱动,则年需用铂约为5900吨。这样,按照全世界铂的储量为吨或更高,也是明显不够用的。

假设中国在2025年之前有5万辆燃料电池汽车上路,平均每辆车的铂金含量为20g,累积起来就是1吨的铂金消耗量;如果有100万辆燃料电池汽车上路,每辆车铂金含量为20克,那么铂金消耗量也会达到20吨。

根据一篇论文的最新测算,只有当技术发展到每辆汽车的铂用量小于10克时,燃料电池汽车的市场才会真正打开。这是一条任重道远之路,但在碳中和等重大需求牵引下,技术上也有可能早日实现。你看以前汽车大灯很少用成本太贵的LED,LED技术成熟之后,就已经成为汽车标配了。

目前,由于铂金太贵,低铂催化剂以及其他替代材料技术路线也在研发中,但性能质量还远比不上铂。悟理哥的学术观点一贯是,一种东西有一种东西的特长,比如硅是微电子材料,适合做集成电路,用于做光子材料就差点意思,所谓本性难移、何必强扭,与其这样,还不如集中推动铂基催化剂的技术成熟化和低成本化。

氢燃料电池催化剂种类

不管怎么样,投资界的朋友们,建议大家从现在起关注铂(包括同族元素Pd等)及其走势。或许不久的将来,会有一大波炒作浪潮,甚至会成为继锂之后下一个新能源王者材料,预判至少不会亚于钴等小金属的影响。

至于概念股,为避嫌,悟理哥就不说了,目前本人没有相关股票。大家知道,本人经由“悟理哥猜想”一战成名,但从来都鄙视通过软文给自己抬轿的家伙。

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