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未来汽车催化剂配置的复杂性,它们对PGM的影响以及对收集器的影响

Posted by isahora
13 6月 2019 0 comments

complex diagram on blackboard

我们在IPMI汽车催化剂和燃料研讨会上的第二次演讲来自庄信万丰市场研究部首席分析师斯图尔特·布朗博士,其中介绍了对铂族金属(铂族,钯,铑)的历史需求; 立法的影响; 技术和配置趋势; 不断变化的“动力总成”组合; 三元催化剂中的钯取代; 对收藏家和炼油商的影响。

1. PGM需求

主要在美国和欧洲的新法规导致的紧缩法规对汽车催化剂行业对铂族金属的需求产生了重大影响。 现在,催化剂市场对铂族金属的需求大幅增长,远远超过其他地方的需求,特别是钯和铑,这两个图表表明:

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

我们目前正处于全球收紧排放限制的时期,全球许多主要国家的立法正在启动:

美国:“三级”目前正在逐步实施,预计从2021年开始进一步收紧。

欧洲:“欧洲6c”已经推出,预计从2020年起“欧6d”

中国:去年推出了“中国5”柴油发动机,预计到2020年所有车辆都将使用“中国6a”

印度:“BS4”于2018年推出,其中“BS6”将于2020年推出

韩国:柴油发动机的“欧元6d”于2018年推出

其他国家,尤其是东南亚国家正在“追赶” - 例如,泰国目前正以“4欧元”运作。目前,没有计划在2024年之前推进“5欧元”,尽管最近本月欧洲排放标准的升级在决策者的议程中占据了很高的位置。

测试程序演变

在引入限制污染物排放的立法的同时,测试机制也有所改进,以确保车辆在实际驾驶条件下反映法律要求。

最初,测试是在新欧洲驾驶循环(NEDC)上进行的,这是一个基于“理论”驾驶在1980年代设计的程序。这有很多不足之处,因为它是在20-30°C的温度下以超过11公里的20分钟进行相对较短的测试,最高时速为120公里/小时。正因为如此,它已经过时了,整个行业质疑其实现的经济数据,这在实际上是无法实现的。

因此,2017年引入了全球统一轻型车辆测试程序(WLTP),因为它基于真实驾驶数据,更好地匹配公路性能。一次30分钟的测试,超过23公里,它的最高时速增加了131公里/小时。

作为对WLTP的赞美,欧洲是世界上第一个引入真实驾驶排放(RDE)的地区,这标志着汽车排放测试的重大飞跃。在温度为-7°C至35°C,速度高达每小时160公里的情况下,RDE可在大约90公里内进行长达2小时的测试。此外,它还首次引入了高达1300米的山地上下行驶的影响。
因此,我们不仅看到更严格的立法,而且重要的是,新的测试程序能够准确,明确地确保该立法在实践中发挥作用。

3.催化剂复杂性

在全球范围内,催化剂的复杂性正在增加,这是由于排放标准的提高。特别是柴油发动机将受到法律压力,并且所有柴油发动机都可能需要柴油颗粒过滤器(DPF)。在短期内,这对于PGM回收的人来说是有益的,但在中长期DPF中可能会被选择性催化还原过滤器(SCRF)技术所取代,这种技术可以提高系统的紧凑性并使早期的氮氧化物( NOx转化但不需要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(SCR)系统的需求越来越大,并且趋向于100%氨合成催化剂(ASC)的安装。

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。

混合动力电动汽车(HEV)

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

电动车(BEV)

2015年全球BEV销量为318,000;到2025年,预计这一数字将增加到630万。这些发动机中没有使用PGM。

燃料电池电动汽车(FCEV)

目前,在短期内,一个非常小的市场部门,到2025年估计销售量为24,000辆,FCEV确实需要铂作为催化剂。

当然,对于电力市场如何发展以及它将如何影响传统市场有很多预测。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”中提出了以下预测,暗示到2040年,电动汽车可占市场的55%。

electric vehicles powertrain

5.钯替代

随着钯金价格飙升,人们开始谈论增加铂金含量,以牺牲钯金为代价的催化剂。

庄信万丰的观点是,尽管汽油替代是可能的,但首先要克服许多技术和实践挑战,因此不太可能迅速发生。需要更多的开发工作来匹配现有的Palladium / Rhodium系统的性能。使用铂的三效催化剂的关键问题是劣质CO和Nox起燃,较差的高速NOx转化率和较低的耐久性,因为铂在汽油废气中不如钯稳定。在完全符合最近推出的RDE测试的前提下,制造商将希望100%确定催化剂系统在进行任何更改之前是强大的。

6.行业影响

对于每种类型的催化剂,庄信万丰提出以下后果:

三效催化剂和汽油微粒过滤器

随着测定趋势普遍较高,钯和铑的价值将继续上升,尽管铂金替代钯可能在较长期内。

柴油氧化催化剂

测定趋势通常较高,铂和钯的体积一般不变

柴油微粒过滤器

铂和钯的分析和体积通常是恒定的。

选择性催化还原和SCRF技术

没有PGM内容。

SCR与氨气滑动催化剂

极低的PGM含量,这种格式无论如何仅占SCR的约20%。

7.结论

 - 在全球范围内,催化剂的复杂性正在增加,这是由于排放标准的提高。
  - 虽然很难看出排放是否可以进一步明显减少。因此,现实世界中的性能和合规性是关键,RDE超过车辆寿命成为新标准。
  - “柴油门”,复杂性和不确定性的结合正在创造一种风险厌恶思维模式。
  - 对于PGM需求,混合动力可能对中性至正。
  - 从长期来看,可能在TWC / GPF中用铂替代钯。
  - 电池电动汽车的普及率是一个不确定因素,但PGM需求将会增长。