2023-12-15 為什麼鉑金是一種具有重要戰略意義的金屬
Edward Sterck，世界鉑金投資理事會研究總監2023/12/14
氫經濟正在形成勢頭，到2035年，綠能氫電解預計將增長30倍，達到約500吉瓦。沒有多少成熟商品能夠像鉑金那樣，提供新的最終用途領域需求大幅增長的前景其對氫經濟的重要性。脫碳的迫切需求已被廣泛認可，鉑金基質子交換膜（PEM）技術在能源轉型中發揮重要作用。雖然目前與氫相關的鉑金需求相對較小，但預計在本十年餘下時間及以後將大幅增長，到2040年將達到鉑金年度總需求的35%。
鉑金需求份額
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電解槽和燃料電池汽車(FCEVs)對鉑金需求的預測成長
在這方面，鉑金的戰略和經濟重要性得到了認可，美國、英國、歐盟和中國都確定了鉑金的重要礦產地位，而包括美國通膨降低法案在內的立法推動因素通過加速推動PEM技術進一步支持鉑金需求。綠氫生產和燃料電池電動車（FCEV）採用的成長。能源獨立的需求也刺激了對氫的投資，這對鉑金有利。值得注意的是，政府的激勵計畫已從2021年的500億美元增加到兩年後的近3,000億美元，這反映了綠氫的重要性。
鉑金和質子交換膜(PEM)
由於其獨特的化學和物理特性，鉑對於PEM應用至關重要。PEM技術用於生產氫氣的電解槽和為FCEV提供動力的燃料電池，以及為固定應用提供電力。
氫 - 宇宙中最豐富的元素 - 已經被用作工業燃料來源。由於它不含碳，因此它產生零排放，只產生水。然而，它作為真正可持續燃料來源的資格取決於它的製造方式。為了透過電解生產氫氣，需要使用電流將水分離成其組成元素 - 氫和氧。當電流來自再生能源（例如太陽能光伏板或風力渦輪機）時，它被稱為「綠能」氫，這是一種能源載體，可在廣泛的應用中取代化石燃料。例如，綠能氫可以取代天然氣用作化肥生產的原料，也可以用作氫燃料電池汽車的燃料。
鉑與銥一起用作PEM電解槽的催化劑，PEM電解槽是市場上兩種領先的電解技術之一。PEM電解開發於20世紀60年代，但直到最近才大規模商業化，與其他電解槽相比具有優勢，結構緊湊，更能夠應對風能或太陽能發電的間歇性。
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PEM電解槽(WPIC)
PEM燃料電池的工作原理是結合氫氣和氧氣來發電，唯一的副產品是熱和水。氫分子和氧分子使用塗有鉑催化劑的質子交換膜反應並結合。
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質子交換膜(PEM)燃料電池（WPIC）
鉑金特別適合作為燃料電池催化劑，因為它能夠使氫和氧反應以最佳速率發生，同時足夠穩定，能夠承受燃料電池內複雜的化學環境以及高電流密度，長期有效。
燃料電池具有電池的許多特性 - 安靜運作、沒有移動部件以及透過電化學反應發電。然而，與電池不同的是，質子交換膜燃料電池不需要充電，並且在供應氫氣時可以無限期地運作。燃料電池可以有一個電池作為緩衝器來儲存它所產生的電力。
單一燃料電池只能產生幾瓦的電力；多個燃料電池可以堆疊在一起形成燃料電池堆。當組合成堆時，燃料電池的輸出可能會有很大差異，從幾千瓦的功率到數兆瓦的安裝。不使用鉑基質子交換膜技術的燃料電池堆需要更大才能達到類似的功率輸出。這使得鉑金對於最終用戶行動應用的效率至關重要，並且它的使用確保燃料電池足夠緊湊，適合在FCEV中使用。
臨界礦物狀態
WPIC研究表明，考慮到擬議的PEM電解槽擴建，鉑金在實現全球脫碳目標方面的作用可能非常重要。事實上，如果目前計劃的所有氫項目都能實現，到2030 年，僅以鉑金為基礎的PEM技術就可以實現《巴黎協定》中規定的全球二氧化碳減排目標的11%。
人們越來越認識到，在綠能氫生產等氣候安全能源技術的價值鏈中擁有安全的利益，可以提高一個國家的經濟競爭力、能源獨立性和國家安全。
對《巴黎協定》的貢獻
二氧化碳減量目標
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PEM技術對二氧化碳減量目標的潛在貢獻(WPIC)
例如，美國將關鍵礦物定義為“那些供應鏈容易受到干擾的非燃料礦物，並且在產品製造中發揮重要作用，如果缺乏這些礦物，將對經濟或國民經濟產生重大影響”或 “美國的安全”。其關鍵礦物清單以鉑族金屬 (PGM) 鉑、鈀、銥、銠和釕作為單獨元素，反映了鉑族金屬作為支持清潔能源轉型技術原料的重要性。
在歐洲，歐盟委員會2020年關鍵原料行動計畫重點關注發展安全、有彈性、多元化和永續的供應鏈，以促進綠色和數位經濟的轉型。該計劃包含30種關鍵原材料的清單，這些原材料是根據經濟重要性和感知的供應風險指定的，其中包括與美國列出的相同的鉑族金屬，理由是它們用作化學和汽車催化劑以及在電子領域的用途應用和燃料電池。
在中國，鉑金被認為是一種具有戰略重要性的金屬，因其在汽車和工業應用以及質子交換膜技術中的應用。中國國內鉑金產量的缺乏加劇了這個問題。與鋰、鎳和鈷一樣，中國國務院《新能源汽車產業發展規劃（2021-2035年）》特別提到了鉑金，該規劃鼓勵中國企業提高確保這些稀有和需求的長期供應的能力元素。
立法驅動因素
2022年美國通膨削減法案 (IRA) 進一步鞏固了氫技術以及鉑金的戰略重要性。 IRA的目標是在十年內向能源和氣候計畫投資3,690億美元，為清潔能源和電動車激勵措施和計畫注入大量資金。
繼IRA之後，美國在今年稍早宣布了國家清潔氫戰略，其明確的目標是實現數吉瓦規模的電解槽製造能力。同時，2021年11月15日頒布的美國基礎設施投資和就業法案 (IIJA) 制定了多種舉措來刺激清潔氫的新市場，包括為清潔氫電解計劃提供10億美元資金，旨在改善透過支持從研究、開發和示範到商業化和部署的整個創新鏈，提高電解技術的效率和成本效益，以便到2026年透過電解生產每公斤清潔氫的成本為2美元。 IIJA也為以下項目提供了80億美元的資金：提供區域清潔氫中心。
歐洲能源獨立
由於疫情後經濟復甦帶來的強勁需求，全球能源價格本已上漲，在最近的地緣政治事件之後，去年飆升至歷史新高，並保持波動。各國正尋找實現能源獨立的方法
在歐洲，「REPowerEU：歐洲聯合行動，提供更實惠、安全和永續的能源」計畫指出，根據歐洲綠色協議實現快速清潔能源轉型的理由從未如此強烈和明確。
除其他行動外，REPowerEU還呼籲創建“氫加速器”，以發展綜合基礎設施、儲存設施和港口能力。據估計，透過正確的投資，到2030年，綠能氫每年可以取代2500至500億立方米的俄羅斯進口天然氣。這需要將歐洲氫能計畫中2030 年已設定的500萬噸綠氫產量目標增加一倍。綠色協議，將新目標提高到1000萬噸。預計平衡將來自綠能氫的進口。
顯然，如果要滿足REPowerEU綠氫生產的意圖，就需要增加電解槽容量，歐盟希望在2030年安裝約80吉瓦的電解槽容量，高於危機前的40吉瓦計畫。實現 REPowerEU意圖所需的電解槽容量可能會導致鉑金需求大幅增量成長。
PEM技術和鉑金需求
雖然質子交換膜電解槽是生產綠能氫氣的關鍵技術，但燃料電池具有更高的鉑負載量，預計將成為氫相關鉑需求的更大推動力。預計到2030年，電解和燃料電池市場將佔鉑金總需求的20%，到2040年將達到鉑金年度總需求的35%。
隨著這十年來與氫相關的鉑金需求不斷增長，考慮到綠氫本身並不是一種可直接投資的商品，鉑金可能越來越多地被視為綠能氫投資的代表。
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文章來源: SBMA
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