未来氢能经济所需的铂金资源是否足够？
几十年来，咱们挖掘的铂金被广泛运用于各种化学催化剂、净化柴油或汽油车辆尾气的催化转化器，以及铂金首饰等等。铂金在地表下的储量中超越80%首要会集在南非，另外在津巴布韦、俄罗斯和加拿大也有一些铂金资源。铂金已在全球数亿辆汽油和柴油轿车中的运用足以证明其矿藏供给系统的优势和稳健。
不过，铂金在制氢技能和燃料电池催化剂中的运用还没有广为人知，尤其是在未来氢能和燃料电池技能或许将会遍及的状况下，人们对它的可用性和可接受性提出了质疑。此文的意图是为了评论即便该职业呈现了一个高添加的状况下，铂金的供给也不会成为氢能和燃料电池技能商业化开展的束缚要素。咱们将依据第三方研讨咨询机构“E4tech”的铂金需求猜测，对2020年至2030年的铂金需求量进行剖析，并将其与潜在供给量进行比较。
氢能需求的推进要素有哪些?
长期以来，氢气一向被用作各种化学品和工业产品出产工艺的质料气，但束缚其广泛运用的要素之一是它一般源自于化石燃料。跟着廉价并且广泛可获得的可再生动力的充沛运用，再通过电解水工艺就能够出产出本钱颇具竞争力的“绿氢”，因而这种状况正在改动。
1.1 交流膜电解水设备
运用铂金催化剂的质子交流膜电解水设备，是运用可再生动力制“绿氢”的首选办法。这是推进铂金需求的第一个范畴。“绿氢”的可用性从根本上扩展了它的潜在用处。例如：
氢气能够用作烹饪和取暖的动力。
只需对现有基础设施进行最小程度的改动，就能够将该范畴的一部分的天然气需求转换为氢气，并供给了一个削减碳排放的解决方案。
氢气为高炉的炼焦煤供给了一种环境友好型的替代品，现在在世界各地已有了数个小规划的商业演示项目。
氢气还供给了一种能量贮存以供未来运用的办法，它或许是贮存太阳能等可再生动力发生的冗余能量的抱负解决方案。
现在已有数个国家在他们的国家电网系统中开端施行储氢项目。
1.2 燃料电池
氢气也能够作为一种动力用于燃料电池系统来发电。燃料电池系统的反响进程与制氢的正好相反，是从氢气中开释电能。这是氢能经济中铂金需求的第二个范畴，因为大多数质子交流膜燃料电池中都含有铂金催化剂。
燃料电池有哪些用处呢?燃料电池最广为人知的运用是在交通范畴。
值得重视的是，燃料电池技能在叉车范畴现已取得了相当大的成功，据估量，现在全世界已有超越3万辆氢燃料电池叉车在运转。
燃料电池技能现已在船只和铁路机车上有了小规划运用。
航空器和非路途车辆方面也在进行实验，例如已发布的世界上第一辆氢燃料电池重型矿用货车项目，该货车由英美铂业与合作伙伴共同开发，并将于2021年在其Mogalakwena矿场进行实验。
不过，鉴于路途车辆的年产值约有1亿辆，燃料电池的最大运用潜力仍是在于为该范畴的车辆供给动力。
至今，商场上的氢燃料电池电动轿车FCEV(包含乘用车、公交车和货车)的保有量现已到达了数万辆。
1.3 制氢和燃料电池技能的潜在需求有多大?相对应的铂金需求有多大?
究竟未来氢能经济会开展到多大规划仍具有许多不确认性，所以剖析师们对该职业的潜在需求也有了许多不同的观点。
除了无法确认未来对制氢和燃料电池技能的需求量，咱们也尚不确认一系列燃料电池运用场景下的铂载量。对此，E4tech研讨发布了一个需求规划。依据E4tech提出的铂载量上限，咱们将为各种技能道路选取一个合理的运用量上限来进行剖析。这种预算办法并不能供给精确的铂金需求猜测，但能够为该职业对铂金或许的需求上限供给一个很好的参阅。
实践上铂金需求或许会低于这个水平。燃料电池技能的更多运用或许意味着更大的研制开销，以及更好的操控铂载量的才干，来完成职业对低铂载量的终究方针。可是，这种办法能让咱们有决心答复来自商场的这一疑问：关于质子交流膜燃料电池或电解水制氢技能的运用推行，铂金供给可不或许是一个束缚要素或束缚。
氢燃料电池轿车职业的铂金需求
曩昔几年，氢燃料电池轿车的销量一向在快速添加，但其所占的商场份额依然很小。不过越来越多的轿车厂商对该范畴发生了爱好，一些国家的政府现已确认了未来十年氢燃料电池轿车的出售方针，例如我国计划到2033年左右具有100万辆氢燃料电池轿车，而日本的方针是80万辆。
至于在这十年里累计能出售多少辆氢燃料电池轿车，各方猜测成果纷歧。E4tech以为到2030年停止，较为合理的轻型燃料电池轿车的销量上限累计为1000万(如图3所示)。据此预算，假定全球轿车的年销量坚持在1亿辆左右，该猜测数字相当于每年氢燃料电池轿车销量约占当年轻型车销量的1%左右。
对铂金的需求直接关系到燃料电池额定功率的等级和铂载量，即每单位功率所需的铂金用量。咱们能够假定每辆车的平均功率为100 千瓦，这挨近于现在国际上的氢燃料电池轿车(如丰田的Mirai和现代的Nexo)的功率水平。虽然有些我国轿车厂商出产过30~40千瓦电堆功率的氢燃料电池轿车，但咱们以为特别是在未来轿车厂商不太依靠政府补助的状况下，氢燃料电池轿车的技能开展或许倾向于运用更高的电堆功率。
E4tech估量在2020至2030年期间，铂载量的上限水平为0.26克/千瓦，因而每辆氢燃料电池轿车需求运用26克铂金，那么该范畴对铂金的总需求量为260吨(830万金衡制盎司，以下简称“盎司”)。
重型轿车商场规划远远小于轻型轿车，全球的年销量约为500万辆。假如咱们假定2020年至2030年全球将出产400万辆氢燃料电池公交车辆和货车、重型轿车的电堆平均功率为150千瓦(依据美国动力部的数据，典型的美国校车功率大致为150千瓦)，然后相同依照E4tech预估的0.26克/千瓦的铂载量来核算，那么下一个十年内重型轿车商场对铂金的总需求为80 吨(250万盎司)。咱们以为依据燃料电池技能的重型轿车比轻型轿车更或许提高其商场份额，因为城市公交和货车的行驶道路比较固定，十分简略配套加氢基础设施。作为参阅，E4tech以为的最低铂载量为0.09克/千瓦。假如是这样的话，即实践铂载量并非0.26克/千瓦，那么交通车辆对铂金的需求仅略高于上述总量的三分之一。实践上，假如氢燃料电池轿车的出售数量能够到达E4tech所预估的水平，那么铂载量更或许挨近于0.09克/千瓦，这也更挨近美国动力部早已确认的燃料电池铂载量方针：0.125克/千瓦。
来自电解水制氢职业的铂金需求
3.1 电解水制氢对铂金的潜在需求还有更多的不确认性
评价未来10年内电解槽的潜在商场规划是很扎手的，因为它与轿车不同的是，轿车除技能开展作为参阅，现在一辆典型的柴油车排放系统中的铂金含量为5~7克。
外的出售数量至少已有了充沛的测算，但电解槽商场开展的整体规划仍有很大的不确认性。可是，咱们能够参阅商场上的一些开展规划。欧盟最近宣告了新的氢能战略，要点开展的是可再生氢能。如上所述，现在“绿氢”的出产运用了质子交流膜电解水技能。该氢能战略要求到2024年欧盟可再生电解水制氢发电才干到达6千兆瓦，到2030年到达4万兆瓦。到2030年的全球需求上限估量或许是这个数字的5倍，即20万兆瓦。
铂载量的多少也存在相当大的不确认性。一方面是因为技能还不行先进，另一方面是因为人们短少对终究商场规划的了解，这就意味着企业或许会短少决心来支撑关于低铂载量方向的研制投入。E4tech主张的铂载量上限为0.13克/千瓦，下限为0.04克/千瓦。
依据该预算，在铂载量为0.13克/千瓦的状况下，20万兆瓦的电解槽装机容量对铂金的累计需求将到达26吨，或80万盎司。质子交流膜电解槽或燃料电池系统或许会运用必定数量的铱金，不过因涂敷量较少所以铱金的运用量将小得多。
3.2 上述铂金需求量与现在产值的比照状况
表1为按技能分类的铂载量预算表。依据咱们的核算，在2020年至2030年期间，表1中三个范畴累计的铂金需求量最高或许到达440吨(1410万盎司)。虽然在实践核算中，当轿车销量处于预估的上限而铂载量显着会低许多时，这一累计数字很或许会低许多。
铂金的供给首要有两种来历。第一种是原矿出产，第二种是贵金属收回。据庄信万丰估量，2019年全球挖掘的铂金产值约185吨(600万盎司)。此外2019年从轿车和珠宝职业收回的铂金约70吨(220万盎司)。
假定未来十年的挖掘量和收回量坚持现有的水平，则2020至2030年期间铂金的累计供给量可到达2500吨，或8200万盎司。此供给量大约是上述来自电解水制氢和氢燃料电池轿车范畴累计的铂金需求量的6倍。
虽然现在的铂金总供给量能够轻松地满意氢能职业对铂金的需求(如图4所示)，但值得注意的是，其间大部分铂金需求将代表额定的增量需求。电解水制氢职业是一个全新的需求来历，而轿车职业不是，现在除了少量轿车运用铂催化剂(首要用在柴油车上)，其他都运用钯铑催化剂。依据其他铂金需求与用处的改变，这或许会需求添加铂矿的挖掘量。这儿评论的增量需求应该不是问题，因为世界各地的铂族金属矿山项目很有或许因而被发动。
假如铂金的总需求会添加，那么其供给添加从何而来?
从更久远的视点来看，是否有满意的铂金供给来满意氢能经济的大幅添加?
当然，众所周知的是地下的铂金储量远远超越了现在的挖掘量。
早在格兰特·考索恩[1]于2010年宣布的一份具体研讨报告中指出：南非每年的铂金挖掘量约为124吨或400万盎司，其时已发布的南非矿业公司的铂金总储量就有4700至6200吨 (1.5亿至2亿盎司)(参阅考索恩的原话：“满意的信息显现，这些都是有把握能够挖掘的矿体”)，而第三方的研讨专家们估量南非的铂金储量超越了31000吨 (10亿盎司)(参阅考索恩的原话：“这些都是既合理又实践的、有终究可挖掘远景的矿体”)。实践的铂金储量，即地质上存在的铂金矿床将比猜测的还要多，并且全球还有其他相当大的铂金矿床。美国地质学会估量，铂族金属资源总量超越93000吨(30亿盎司)，而其间50%或许会是铂金。
即便每辆车运用E4tech提出的26克的铂载量上限，31000吨或10亿盎司的铂金储量已彻底满意超越10亿辆氢燃料电池轿车的出产需求。考虑到中长期的铂载量下限方针为每辆车9克，这个储量水平实践上或许满意超越30亿辆氢燃料电池轿车的出产需求。因为轻型和重型轿车的年销量才1亿多辆，这意味着即便每年出售的轻型轿车都是氢燃料电池轿车，这个储量水平也彻底满意未来10年到30年全球轿车的出产需求。
虽然在未来几十年里，氢燃料电池轿车将会变得越来越重要，但也不或许到达100%的商场份额。究竟还有好几种并存的低排放发动机技能，它们很或许会与氢燃料电池轿车构成互补。因而，纯电动轿车合适喜爱本地近距离出行的车主，混合动力电动轿车合适喜爱油耗更低的内燃式轿车的车主，氢燃料电池轿车合适喜爱载重多或续航路程更长的零排放轿车的车主。 并不是一切的铂金都来自于原矿供给，也有部分来自于收回供给。现在，作为新式商场的电解水制氢和氢燃料电池职业中铂金的累计用量还相对较少，这意味着氢能范畴的铂金收回量能够忽略不计。但跟着该范畴内铂金运用量的添加，通过一段时间后(一般轻型轿车的平均寿命约为14年)，就像现在老练的轿车催化剂收回事务相同，也将成为铂金的收回供给来历。
综上所述，咱们就能了解铂金资源明显足以满意氢能经济的任何潜在需求。那么，最终一个问题是在氢能范畴的铂金收回量被完成之前，全球的采矿业能否满意快地将铂金挖掘出来。
依据氢燃料电池轿车到2050年将占轿车总销量的25%的运用场景，让咱们用一个简略的潜在需求模型来回答这个问题，如图4和图5所示。依照E4tech咨询公司提出的2020至2030年间的高添加场景，咱们假定氢燃料电池轿车产值从2020年起稳步添加，到2050年其商场占有率将到达25%左右。咱们还假定到2040年，每辆氢燃料电池轿车的铂载量将从上限值0.26克/千瓦下降到下限值0.09克/千瓦的水平，并且(为了便于预算)轻型轿车运用的燃料电池堆功率为100千瓦;假定氢燃料电池轿车收回期限为14年左右，有时会有两年的误差;并且非燃料电池轿车的收回供给系统均坚持稳定不变。
咱们发现来自氢燃料电池轿车的铂金总需求量会稳步上升，到2050年将到达186吨(600万盎司)，但扣除收回供给后的铂金的净需求在2038年就到达了124吨(400万盎司)的峰值水平，之后净需求量跟着铂金收回供给的添加而下降。在未来的30年时间里，来自一切终端运用的铂金需求量累计为8000吨(2.7亿盎司)。其间，来自氢燃料电池轿车的铂金总需求量为3000吨(或9400万盎司)，扣除收回供给后的铂金的净需求量为2000吨(6500万盎司)。在这个需求模型中，每年铂金原矿的供给添加率需求逐步添加到8%左右才干满意氢燃料电池轿车职业的新增需求，但看起来这是一个可控的需求量。
当然，上述需求的场景剖析仅仅考虑了未来氢燃料电池轿车的产值、铂载量和铂金的收回率，可是还没有考虑来自重型轿车的额定铂金需求，以及本文中未作评论的其他燃料电池技能运用场景，譬如在接下来的几十年里或许将开展起来的铁路机车和航运船只商场。
是还没有考虑来自重型轿车的额定铂金需求，以及本文中未作评论的其他燃料电池技能运用场景，譬如在接下来的几十年里或许将开展起来的铁路机车和航运船只商场。
虽然如此，上文的剖析现已让咱们对氢能经济的远景有了愈加全面的知道，并有望减轻人们对铂金供给的忧虑，一起使咱们信任：即便氢燃料电池轿车和电水解制氢职业成为了铂金需求的要害来历，铂金供给也不应该成为咱们开展氢能经济而忧虑的问题。
