'鉑金丨顏值背後,氫能與燃料電池產業不能承受之重?'

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氫能首席觀察按:鉑是一種兼具顏值與實力的元素,廣泛應用於汽車、珠寶、工業和投資領域。對於風口之

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氫能首席觀察按:鉑是一種兼具顏值與實力的元素,廣泛應用於汽車、珠寶、工業和投資領域。對於風口之

鉑金丨顏值背後,氫能與燃料電池產業不能承受之重?

上的氫能產業,燃料電池汽車的鉑載量是重要的技術經濟指標。近年來,全球鉑市場供求量平衡,維持在227噸附近。如果按照美國DOE設定的單車鉑載量12.5克計算,全球當前僅汽車業所用鉑(主要尾氣催化劑)可支持700萬輛以上燃料電池汽車,每年回收的鉑可支持340萬輛燃料電池汽車。未來,燃料電池汽車的大規模發展需要做好鉑的“開源節流”工作。

在貴金屬的等級中,如果還有一種金屬超越金價,那就是鉑(俗稱白金)。比金稀有30倍,且耐磨耐鏽蝕,鉑一直以完美吻合珠寶業需求而著稱。

1735年,西班牙人在平託附近的金礦發現一種難以加工的金屬,顏色很像銀,便取名為platinum,西班牙文platina的含義是小銀。1748年,英國人沃森確認這是一種新元素。鉑在地殼中的含量為 5×10⁻⁷%,在自然界中,一般以單質形式出現,或與少量的其他金屬(尤其是銥)形成天然合金。

鉑的價值不僅僅是貴金屬,它的特殊性能使其成為現代經濟不可或缺的一部分。近年來,全球鉑市場供求量平衡,均維持在227噸附近。供給結構中,礦山產出和回收精煉的比例為3:1。鉑具有高度的可回收性,工業和消費者用途隨時間增加,含鉑產品使用壽命到期促成了貴重鉑系金屬的回收,“次級”(回收)鉑供應源的重要性越發凸顯。2013-2018年,汽車領域對鉑的需求量維持在93.5噸,回收量則以年均4.86%的速度遞增,2018年的回收量為40噸,佔“次級”(回收)鉑供應源的73%。

鉑最主要的應用在於催化劑。鉑在將氨轉化為硝酸方面的效率為大規模化肥生產鋪平了道路,通過使用鉑催化劑生產的大約90%的氮每年可生產1.9億噸肥料。此外,鉑可以在玻璃製造中應用於製作器皿、發光二極管屏幕和玻璃纖維;在石油煉化過程中用於重整和異構處理,為汽油燃料的生產提供所需的更高辛烷成分;在汽車中用來催化廢氣中低濃度的未燃燒烴類,大幅提升汽(柴)油車排氣系統的催化轉化效率,減少有害汙染物的排放。

鉑因其無毒、穩定,且與生物相容性,是醫療理想材料。早在1874年,鉑便在被應用於醫學關節鏡工具,現今逐步成為心臟起搏器和助聽器的理想選擇。另一個重要領域是鉑藥物的研製,1969年,Rosenberg第一次報告順鉑(Cisplatin)具有抗腫瘤特性——順鉑的鉑化合物可以破壞癌細胞並治療肺、睪丸、卵巢、膀胱和其他癌症。鑑於這些重要應用,世界衛生組織已將順鉑列入基本藥物清單。

在能源行業,尤其是風頭正盛的氫能與燃料電池行業中,鉑同樣舉足輕重。鉑納米粒的催化性能完美地應用在環保的電解水制氫和燃料電池中的質子交換膜,尤其是作為氫能產業鏈重要應用方向的燃料電池汽車未來對鉑需求巨大。

關於燃料電池汽車大規模普及的一個重要考量在於它的鉑載量。根據目前技術,每輛氫燃料電池汽車鉑載量平均為20~30克,隨著技術進步,這一數據會下降到8~12克。美國能源部設立了12.5克的鉑載量目標,但這仍然高於傳統內燃機汽車的鉑載量(柴油車是3-10克)。很多不明真相的群眾更是就此認為全球的鉑還不夠支撐百萬輛級燃料電池汽車使用。如果按照美國DOE設定的單車鉑載量12.5克計算,全球當前僅汽車業所用鉑(主要尾氣催化劑)便可支持700萬輛以上燃料電池汽車,每年回收的鉑可支持340萬輛燃料電池汽車。

儘管鉑對於燃料電池汽車性能很重要而且鉑也很稀缺,但尚不構成決定性因素。第一,全球汽車市場足夠大,內燃機、純電動以及燃料電池汽車有著不同的應用場景,即使對於風頭正盛的純電動,全球的鋰和鈷儲量也不支持其一統天下。第二,車用鉑載量會隨技術進步而持續下降,豐田Mirai量產的關鍵在於鉑載量相比之前下降了90%,但依舊存在下降空間。

在此過程中要“開源”和“節流”並舉,開源在於降低鉑用量甚至替代鉑的催化劑技術在不斷成熟,節流在於鉑作為貴金屬的回收利用,在傳統內燃機車中,約80~85%的鉑可以進行回收利用。

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