Los materiales para pilas de combustible PEM impulsados hasta los 8 mil millones para 2034,dice IDTechEX
Con la creciente economía del hidrógeno, las pilas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEM) son objeto de innovación continua, especialmente en términos de desarrollo de materiales. Se ven materiales dominantes para ciertos componentes, pero están surgiendo opciones competitivas alternativas y el panorama tecnológico está comenzando a cambiar. Además de la cobertura de la creciente demanda de componentes, el análisis de la cadena de suministro y la evaluación de tendencias tecnológicas clave, IDTechEx pronostica que el mercado de materiales para celdas de combustible PEM superará un valor de 8 mil millones de dólares para 2034.
Con el impulso hacia el transporte sin emisiones, liderado tanto por la política gubernamental como por la demanda de los consumidores, se prevé que el mercado de soluciones impulsadas por pilas de combustible crezca en los próximos años. Los vehículos eléctricos de pila de combustible (FCEV) han tenido cierto éxito inicial, particularmente para los vehículos de pasajeros (automóviles), con el Toyota Mirai y el Hyundai NEXO bien establecidos en el mercado. El sector de vehículos pesados también ofrece oportunidades crecientes, con camiones y autobuses propulsados por pilas de combustible capaces de operar de centro a centro sin la necesidad de una extensa red de reabastecimiento de combustible. Más allá de los vehículos de carretera, se verán oportunidades para las pilas de combustible en aplicaciones marinas y trenes de cero emisiones.
A medida que crezca el mercado de pilas de combustible en aplicaciones de transporte, habrá un crecimiento inevitable en la demanda de materiales y componentes para pilas de combustible PEM. IDTechEx ha publicado un nuevo informe, " Materiales para pilas de combustible PEM 2024-2034: tecnologías, mercados, jugadores ", que incluye pronósticos granulares de 10 años segmentados por tipo de vehículo para componentes clave de pilas de combustible en términos de unidades y volumen, al tiempo que también detallando el valor asociado a cada componente. Más allá de los pronósticos granulares del mercado, el informe incluye evaluación de los jugadores, evaluación comparativa de la tecnología y análisis de tendencias tanto para los materiales como para los componentes incorporados en las celdas de combustible PEM.
Una celda de combustible PEM consta de varios componentes clave, mientras que se combinan varias celdas para formar una pila de celdas de combustible. La placa bipolar (BPP) distribuye combustible entre las celdas de combustible antes de que la capa de difusión de gas (GDL) transporte reactivos y productos hacia/desde la capa de catalizador, respectivamente. El catalizador está recubierto sobre la membrana (CCM), mientras que la propia membrana transporta protones de un lado de la pila de combustible al otro. En conjunto, el PEM, el CCM y el GDL se conocen como conjunto de electrodos de membrana (MEA). Se espera que el mercado de pilas de combustible PEM para el transporte crezca a una tasa compuesta anual del 28% entre 2024 y 2034, pero hay preguntas clave que responder con respecto a los componentes utilizados en las pilas de combustible.
Los BPP son la columna vertebral de la pila de combustible y proporcionan soporte estructural, separan los combustibles de oxígeno y gas hidrógeno, además de recoger la corriente generada en la pila. Debido a la cantidad de funciones diferentes del BPP, la elección del material debe tener en cuenta una serie de parámetros importantes, siendo la resistencia mecánica, la resistencia a la corrosión, la conductividad eléctrica y la conductividad térmica todos de vital importancia, mientras que el factor de forma del flujo. También se deben considerar los canales de campo de las placas. En el informe de IDTechEx, se comparan las dos opciones de materiales dominantes para los BPP, el grafito y el metal, incluido el análisis de los proveedores de componentes, sus opciones de materiales y los acuerdos de cadena de suministro con los OEM.
El MEA es un componente importante de las pilas de combustible e incorpora la membrana de intercambio de protones, el CCM y el GDL. El GDL es posiblemente el más simplista de los componentes de la pila de combustible; sin embargo, juega un papel importante en la gestión del agua dentro de la propia célula. En el informe se proporciona información sobre los principales actores de este segmento de mercado, junto con los diferenciadores tecnológicos e información relacionada con los OEM que se suministran. Además, se realiza una discusión de las tendencias materiales con respecto a mejorar la capacidad del GDL para permitir la gestión del agua dentro de la celda.
El PEM permite el transporte de protones de un lado de la célula al otro y normalmente consta de una familia específica de polímero conocida como ionómero. El líder del mercado es Nafion, un producto de Chemours; sin embargo, existen en el mercado varios otros materiales ionómeros alternativos. Un importante tema de conversación sobre los PEM es el impacto potencial de las políticas que regulen el uso de materiales PFAS, actualmente la opción dominante para las pilas de combustible. IDTechEx proporciona evaluaciones comparativas de materiales de membrana alternativos frente al actual con respecto a tres de los parámetros más importantes para los PEM: resistencia eléctrica, capacidad de intercambio iónico (IEC) y espesor de la membrana. Se requiere una alta resistencia eléctrica para garantizar que la celda de combustible no sufra un cortocircuito, mientras que las membranas altas (IEC) y delgadas permiten un transporte rápido de protones a través de la celda, aumentando así el rendimiento de la celda. Materiales novedosos y alternativos están ganando terreno como membranas de intercambio de protones, como materiales de hidrocarburos y estructuras organometálicas (MOF), particularmente cuando se consideran posibles restricciones de PFAS.
Un área de importancia crítica para las celdas de combustible PEM es la incorporación de un material catalítico en la celda para permitir que la reacción química ocurra de manera efectiva a temperaturas inferiores a 100 °C, permitiendo las condiciones acuosas que la PEM requiere para el transporte de protones. Normalmente, se utilizan como catalizadores platino y otros metales del grupo del platino (PGM). Sin embargo, el alto costo de estos metales preciosos inhibe la reducción de costos de la pila de combustible general. El informe de IDTechEx detalla los proveedores clave de catalizadores PGM para OEM y pronostica la demanda de materiales PGM y el valor asociado con la integración de estos metales en un CCM. Un objetivo de I+D relacionado con las pilas de combustible se refiere a la reducción del coste del catalizador, ya sea limitando el volumen de PGM necesario o encontrando materiales catalíticos alternativos.
Para obtener más detalles sobre la demanda de materiales, las tendencias y las nuevas alternativas emergentes a los tradicionales para los componentes de pilas de combustible PEM , consulte el informe de mercado de IDTechEx " Materials for PEM Fuel Cells 2024-2034: Technologies, Markets, Players ".
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Así,que IDTechEx dice que el mercado de los materiales para pilas de combustible PEM impulsados por el sector del transportehasta los 8000 millones de dólares en 2034
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