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未来汽车催化剂配置的复杂性,它们对PGM和收集器的影响

Posted by isahora
13 6月 2019 0 comments

我们在IPMI汽车催化剂和燃料研讨会上的演讲者是庄信万丰市场研究部的首席分析师斯图尔特·布朗博士,重点介绍了铂族金属(铂,钯,铑)的历史需求情况、对立法的影响、未来技术趋势、对炼油商的影响等内容。

1. PGM市场需求

美国和欧洲的最新法规对汽车催化剂行业和对铂族金属的市场需求产生了重大影响。目前,催化剂市场对铂族金属的需求大幅增长,特别是钯和铑这两种金属,以下图表表明:

自动催化剂用量占PGM总需求的百分比

Gross demand for PGMs

PGM需求的来源

Sources of PGMs demand

2.立法

目前正处于全球收紧排放限制的时期,主要国家的立法正在制定实施:

美国:“三级”目前,相关政策正在逐步实施,预计从2021年开始进一步收紧

欧洲:“欧洲6c”政策已经出台,预计从2020年起实施

中国:去年推出了“国五”发动机,预计到2020年所有车辆都将使用“国六标准”

印度:“BS4”于2018年推出,其中“BS6标准”将于2020年推出

韩国:发动机的“欧元6d标准”于2018年已推出

其他国家,尤其是东南亚国家“紧跟世界潮流” - 例如,泰国目前正以“欧四”运作。目前,在2024年之前并无推进“欧五”的计划

测试程序演变

在限制污染物排放立法的同时,测试机制也有所改进,以确保车辆在实际环境中贴合法律要求。

最初,测试是在新欧洲驾驶循环(NEDC)基础上进行的,它基于1980年代设计的原始程序。它有很多不足之处,因为它是在20-30°℃的温度下,以大于11公里的时速进行的20分钟的短程测试,最高时速能达到120公里/小时。因此,它已经已经不符合时代的要求,需要改进。

2017年,全球统一轻型车辆测试程序(WLTP)被引进,它基于真实驾驶数据,更好地匹配驾驶性能要求。以大于32公里/时的30分钟的测试提取数据,它的最高时速增加到131公里/时。

欧洲是世界上第一个使用真实驾驶排放(RDE)机制的地区,它标志着汽车排放测试历史的重大飞跃。在温度为-7°℃到35°℃之间,以高于160公里的时速下,RDE机制进行了大约90公里、长达2小时的实况测试。此外,它还首次引入了海拔达1300米的山地场景测试。 我们能够看到,立法政策变得更加严格。更重要的是,新的测试程序能够保证法规的具体实施。

3.催化剂复杂性

在全球范围内,催化剂变得更加复杂化,因为排放标准的门槛变高。特别是柴油发动机,几乎所有柴油发动机都需要安装柴油颗粒过滤器(DPF)。在短期内,这对于PGM回收商是有益的;但在中长期,DPF中可能会被选择性催化还原过滤器(SCRF)所取代。这种技术可以提高系统的严密性并处理早期的氮氧化物(转化发生但不需要PGM作为催化剂)。 汽油后处理的复杂性也在增加,汽油微粒过滤器(GPF)和柴油的配件越来越多,对选择性催化还原系统(SCR)的需求越来越大,并强化100%氨合成催化剂(ASC)的市场趋势。

4.“动力系统”的变化

汽油和柴油发动机的许多替代品已经或正在开发中,这将对PGM市场产生重大影响。

混合动力汽车(HEV)

2015年全球混合动力汽车销量为220万辆;预计到2025年将增加至1960万,这可能会使铂族金属的需求增加15%。

电动汽车(BEV)

2015年全球电动汽车的销量为318,000台;到2025年,预计这一数字将增加到630万。但在它的发动机中没有使用PGM。

燃料电池电动汽车(FCEV)

在短期内,燃料电池电动汽车只占据很小的一部分市场,到2025年销售量约为24,000辆,它需要铂作为催化剂。

当今,对于电力市场的未来发展以及它对传统市场的影响有很多预测。一位全球公认的分析师彭博社在2018年5月的“长期电动车展望报告”中提出了以下预测:到2040年,电动汽车市场份额将达到55%。

electric vehicles powertrain

5.钯的替代品

随着钯金的价格飙升,人们开始谈论提高铂金含量,以钯金作为替代品的催化剂产品。

庄信万丰的观点是,尽管汽油替代是可能的,但仍然存在技术和实践问题,因此不太可能在近期实现。因为它需要更多的研发来匹配如今Palladium / Rhodium系统的性能要求。以铂为主要材料的三元催化剂会导致一氧化碳和氮氧化物的不完全燃烧,较低的碳氧化物转化率导致了在汽油废气中铂的不稳定性(对比钯)。以RDE测试为标准,制造商希望催化剂系统得到进一步完善。

6.行业影响

对于各种类型的催化剂,庄信万丰提出以下建议:

三元催化剂和汽油微粒过滤器

在未来,钯和铑的价值将继续上升,尽管在长期,存在铂金替代钯的可能性。

柴油氧化催化剂

市场仍被看好,但铂和钯的市场份额将持平。

柴油微粒过滤器

铂和钯的分析市场不会出现较大变化。

选择性催化还原和SCRF技术

没有PGM标准支持。

SCR与氨气滑动催化剂

具有极低的PGM含量,可能仅占SCR市场的20%。

7.结论

 - 在全球范围内,催化剂的复杂性正在增加。   - 虽然很难得知尾气排放量是否会不会明显下降。但是,汽车的实际性能和合规性是关键,RDE将成为新标准。   - 基于PGM的需求,混合动力趋势可能缓慢增长。   - 从长期来看,可能在TWC / GPF材料运用中用铂替代钯。   - 电动汽车的普及率是不确定因素,但PGM需求将持续增长。