حجم سوق خلايا الوقود الخزفية البروتونية، وتحليل تأثير الأسهم وكوفيد-19، حسب التطبيق (النقل والطاقة خارج الشبكة) والتوقعات الإقليمية، 2023-2030

قُدر حجم سوق خلايا الوقود السيراميكية البروتونية العالمية بـ 60.21 مليون دولار أمريكي في عام 2022. ومن المتوقع أن ينمو السوق من 79.05 مليون دولار أمريكي في عام 2023 إلى 553.55 مليون دولار أمريكي بحلول عام 2030، مما يُظهر معدل نمو سنوي مركب قدره 32.05٪ خلال الفترة المتوقعة.

تعمل خلية الوقود الخزفية البروتونية عند درجات حرارة عالية، باستخدام إلكتروليت سيراميك موصل للبروتون. إنها نوع من خلايا وقود الأكسيد الصلب، وهي جزء من مجموعة واسعة من خلايا الوقود. تعتمد هذه التكنولوجيا على مواد سيراميكية للإلكتروليت، وتجد تطبيقات فورية في سيناريوهات مختلفة، خاصة في البلدان النامية. فهو يوفر حلولاً لا مركزية للأنظمة الحيوية، ويعمل على تشغيل المعدات أثناء حالات الطوارئ، ويعزز الوصول إلى الطاقة في المناطق النائية. الهيدروجين وخلية الوقودحققت التقنيات خطوات كبيرة من حيث الكفاءة والمتانة والموثوقية وخفض التكلفة. يمكن لخلايا الوقود الخزفية البروتونية أن تعمل بشكل عكسي، حيث تقوم بتخزين الطاقة المتجددة عن طريق استخدام التحليل الكهربائي للماء لإنتاج الهيدروجين، والذي يمكن تحويله لاحقًا إلى كهرباء. يشهد السوق نموًا بسبب الاهتمام المتزايد بحلول الطاقة النظيفة والمستدامة.

تأثير كوفيد-19

أدى الانتشار السريع لـCOVID-19 إلى تباطؤ كبير في السوق

أثر الانتشار العالمي لفيروس كوفيد-19 على كل دولة تقريبًا في مراحل مختلفة. أدت الإجراءات المتخذة خلال الوباء إلى خفض الطلب على الكهرباء بشكل كبير في مختلف الصناعات، مما أدى إلى تغييرات في مزيج الطاقة. أدت إجراءات الإغلاق إلى خفض الطلب على الكهرباء بشكل كبير في الصناعة مما أثر بدوره على مزيج الطاقة. وقد أدى انخفاض الطلب على الكهرباء إلى زيادة حصة مصادر الطاقة المتجددة في إمدادات الكهرباء، حيث أن إنتاجها لا يتأثر إلى حد كبير بالطلب.  وانخفض الطلب على جميع المصادر الأخرى لمصادر الكهرباء الأخرى، بما في ذلك الفحم والغازالطاقة النوويةكما انخفض خلال الوباء.

اضطرت العديد من المؤسسات البحثية والشركات المشاركة في تطوير خلايا الوقود الخزفية البروتونية إلى إيقاف أو الحد من أنشطتها البحثية والتطويرية أثناء الوباء. وكان من الممكن أن يؤدي هذا الانقطاع في جهود البحث والتطوير إلى إبطاء وتيرة الابتكار وإدخال تكنولوجيات جديدة ومحسنة لمركبات الكربون الكلورية فلورية. على الصعيد العالمي، أوقفت العديد من المؤسسات في مختلف القطاعات، بما في ذلك قطاع الطاقة، أو خفضت نفقاتها الرأسمالية. بالإضافة إلى ذلك، أدت الاضطرابات في سلاسل التوريد لقطاع الطاقة إلى تباطؤ في تصنيع معدات قطاع الطاقة المختلفة.

اتجاهات سوق خلايا الوقود الخزفية البروتونية

زيادة أنشطة البحث والتطوير لتحسين قدرة المنتج تدفع نمو السوق

تتمتع خلايا الوقود الخزفية البروتونية (PCFCs) بإمكانيات كبيرة لزيادة كفاءة تحويل الطاقة مقارنة بالأجهزة التقليدية. أنتج خبراء جامعة هونغ كونغ للتكنولوجيا منتجًا مبتكرًا يعتمد على الحديدمادة الكاثودلتحقيق أداء قياسي لمركبات الكربون الكلورية فلورية. ويمثل هذا تقدمًا كبيرًا في نمو وتسويق تكنولوجيا الطاقة المتجددة القادرة هذه.

تم تطوير خلايا الوقود، المصممة لتسخير الطاقة الكيميائية للهيدروجين أو الوقود التكميلي لتوليد الكهرباء في مصدر طاقة نظيف وفعال، بشكل مكثف في جميع أنحاء العالم لمعالجة نقص الطاقة وتغير المناخ. تم تطوير تقنية جديدة تُعرف باسم مركبات الكربون الكلورية فلورية في هذا المجال تعتمد على إلكتروليتات السيراميك الموصلة للبروتون. بالإضافة إلى ذلك، توفر هذه الخلايا مزايا مثل الكفاءة العالية، وانخفاض انبعاثات الملوثات، والقدرة على التكيف مع الغازات المختلفة مثل الميثان والغاز الحيوي والأمونيا.

وهي تستخدم عمومًا لتوليد الطاقة اللامركزية، مثل توليد الطاقة خارج الشبكة. تنشط مركبات الكربون الكلورية فلورية عند درجات حرارة عالية، عادة ما تكون أعلى من 500 درجة مئوية، مما يسمح بكفاءة ديناميكية حرارية أفضل من خلايا الوقود ذات درجة الحرارة المنخفضة. ونظرًا لكفاءتها العالية، فإن مركبات الكربون الكلورية فلورية مناسبة لتوليد الطاقة في أنظمة الحرارة والطاقة المشتركة، حيث يمكن أن تساهم أنظمة الحرارة المهدرة والتوليد المشترك في تسخين العمليات الصناعية الأخرى.

[نفلبيت]

عوامل نمو سوق خلايا الوقود الخزفية البروتونية

كفاءة أفضل وتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري لدفع نمو السوق

يشكل اعتماد المجتمع على حرق الوقود الأحفوري للحصول على الطاقة تحديًا ملحًا في التخفيف من تغير المناخ والانتقال إلى اقتصاد طاقة محايد للكربون ومستدام. ومن المتوقع أن تلعب إمدادات الطاقة الهيدروجينية دوراً مهماً كحامل للطاقة في اقتصاد مستقبلي مستدام ونظيف، حيث يتم تحويل طاقتها الكيميائية إلى طاقة كهربائية من خلال خلايا الوقود.

في صناعة خلايا الوقود، تتمتع خلايا الوقود الخزفية البروتونية بالإمكانات وتكون أكثر كفاءة للترقية من خلايا الوقود التقليدية مثلخلايا وقود الأكسيد الصلب (SOFC). ويرجع ذلك في الغالب إلى قدرتها على العمل بكفاءة في درجات حرارة منخفضة ومتوسطة وجودة التخفيف غير الوقودي عند الأنود أثناء التشغيل. من المتوقع أن يؤدي تحسين الكفاءة والميل نحو اعتماد الطاقة النظيفة إلى زيادة الطلب على خلايا الوقود الخزفية البروتونية خلال الفترة المتوقعة.

أدت الاستثمارات الكبيرة والمبادرات المستمرة من قبل الشركات الكبرى إلى زيادة حجم السوق بشكل كبير. على سبيل المثال، تركز شركة Adaptive Energy (AE)، وهي شركة مطورة ومصنعة لخلايا وقود الأكسيد الصلب (SOFC)، على توفير منتجات خلايا وقود الأكسيد الصلب الموثوقة والقوية والفعالة من حيث التكلفة في نطاق إنتاج الطاقة 100-350 واط. وتهدف الشركة إلى الاستفادة من تكنولوجيا خلايا الوقود الخزفية الأنبوبية ذات المستوى العسكري، ودمجها مع التطورات الحديثة في مواد خلايا الوقود هذه والتصنيع من كلية كولورادو للمناجم. يهدف هذا الجهد إلى إنشاء مجموعة خلايا وقود محمولة تعمل بالبروبان ومتوسطة الحرارة و300We+ لتطبيقات الطاقة عن بعد أو خارج الشبكة.

مرونة خلية الوقود الخزفية البروتونية لدفع نمو السوق

يمكن لمركبات الكربون الكلورية فلورية أن تولد طاقة نظيفة وفعالة لتشغيل تطبيقات مختلفة. تستخدم خلايا الوقود الطاقة الكيميائية للهيدروجين أو أنواع الوقود الأخرى لتوليد الكهرباء بشكل نظيف وفعال، مما يؤدي إلى قبولها كمصدر للطاقة النظيفة. تعمل مركبات الكربون الكلورية فلورية عمومًا في نطاق درجة حرارة متوسطة بين 400-800 درجة مئوية، مما يمنحها ميزة الحركة الأعلى وانخفاض طاقة التنشيط للبروتونات. يؤدي التشغيل على المستوى المتوسط ​​إلى مرونة الوقود. علاوة على ذلك، فإن قدرتها على العمل على الهيدروكربونات غير المعقدة غالبًا ما تكون مفضلة، مما يوفر استخدامًا واسع النطاق مع الهيدروجين كوقود.

علاوة على ذلك، يمكن أيضًا استخدام مركبات الكربون الكلورية فلورية في مصادر وقود مختلفة، والتي تعمل كأحد العوامل الحاسمة لتحسين أداء خلايا الوقود البروتونية المعتمدة على السيراميك.

أظهرت مدرسة كولورادو للمناجم فئة جديدة نسبيًا من خلايا الوقود التي تتمتع بالمتانة والمرونة على المدى الطويل اللازمة لتصبح بديلاً تجاريًا قابلاً للتطبيق لتقنيات خلايا الوقود الحالية. اختبر الباحثون 11 نوعًا مختلفًا من الوقود: الهيدروجين، والميثان، والغاز الطبيعي المضغوط (مع أو بدون كبريتيد الهيدروجين)، والبروبان، وبيوتان ن، وآي بيوتان، وإيزوأوكتان، والميثانول، والإيثانول، والأمونيا. وأظهرت الاختبارات أداءً ممتازًا ومتانة استثنائية عبر أنواع الوقود على مدار آلاف ساعات التشغيل. ويضع هذا الاختراق مركبات الكربون الكلورية فلورية كمكونات مهمة ذات متانة ومرونة عالية. ومن المرجح أن يؤدي هذا إلى زيادة اعتماد خلايا الوقود البروتونية القائمة على السيراميك في المواقع خارج الشبكة، بما في ذلك المواقع النائية والمناطق ومولدات الطاقة في حالات الطوارئ في الكوارث الطبيعية وغيرها.

العوامل المقيدة

توافر خلايا الوقود البديلة الفعالة للحد من نمو السوق

تقنيات خلايا الوقود البديلة مثلخلايا وقود غشاء التبادل البروتونيوقد تم بحث وتطوير وتسويق خلايا وقود الأكسيد الصلب على نطاق واسع على مدى فترة طويلة مقارنة بخلايا الوقود الخزفية البروتونية. تتمتع هذه التقنيات البديلة بسجل حافل بالتطبيقات الناجحة وقبول واسع النطاق في السوق عبر مختلف صناعات الاستخدام النهائي. غالبًا ما يتوافق توفر تقنيات خلايا الوقود المتاحة مع البنية التحتية الداعمة. على سبيل المثال، في بعض المناطق، تكون البنية التحتية للهيدروجين اللازمة لمركبات الكربون الكلورية فلورية أكثر تطوراً من تلك المطلوبة لمركبات الكربون الكلورية فلورية التي تنطوي على معالجة الوقود بدرجة حرارة عالية.

يمكن أن يشكل الافتقار إلى البنية التحتية اللازمة تحديات أمام شركة PCFC في المنافسة بفعالية ويحد من نمو السوق. يلعب توفر البنية التحتية وتوافقها مع الأنظمة الحالية دورًا حاسمًا في الحد من امتصاص نوع خلايا الوقود الخزفية البروتونية. إن PCFC مع متطلباتها لاستثمارات إضافية في البنية التحتية وتعديلات على الأنظمة الحالية قد تمنع المستخدمين المحتملين. علاوة على ذلك، تتطلب مركبات الكربون الكلورية فلورية درجة حرارة أعلى للعمل، مما يحد من ملاءمتها لتطبيقات محددة أو يتطلب أنظمة إدارة حرارية إضافية. إن توفر تقنيات خلايا الوقود البديلة الأكثر ملاءمة لمتطلبات التطبيقات المحددة قد يحد من فرص نمو السوق.

تحليل تجزئة سوق خلايا الوقود الخزفية البروتونية

عن طريق تحليل التطبيق

لمعرفة كيف يمكن لتقريرنا أن يساعدك في تبسيط عملك، تحدث إلى المحلل

تهيمن الطاقة خارج الشبكة على السوق بسبب المتانة والكفاءة العالية التي تتمتع بها شركة PCFC

بناءً على التطبيق، يتم تقسيم السوق العالمية إلى النقل والطاقة خارج الشبكة. يهيمن قطاع الطاقة خارج الشبكة على سوق الوقود الخزفي البروتوني. هناك العديد من عمليات النشر خارج الشبكة، بما في ذلك توزيع الطاقة والإمداد باستبدال الوقود الأحفوري، مما يؤدي إلى انبعاثات خالية من الكربون، وبالتالي يؤثر بشكل إيجابي على قطاع الطاقة خارج الشبكة.

تشير الطاقة خارج الشبكة إلى توليد واستخدام الطاقة في المناطق غير المتصلة بشبكة الطاقة التقليدية، بما في ذلك المواقع النائية أو المناطق الريفية أو تطبيقات الوصول إلى الشبكة. تعد الكفاءة أمرًا بالغ الأهمية في التطبيقات خارج الشبكة حيث يمكن أن تكون الموارد محدودة أو باهظة الثمن.

رؤى إقليمية

يتم تقسيم هذا السوق إلى أمريكا الشمالية وأوروبا وآسيا والمحيط الهادئ وبقية العالم.

[ألازكبياكس]

تمتلك أمريكا الشمالية أكبر حصة سوقية على مستوى العالم، ولأنها منطقة متقدمة، فهي تضم معاهد بحثية مختلفة. استثمرت جمعية الهيدروجين التابعة لوزارة الطاقة الأمريكية في البحث والتطوير لخلايا الوقود لتحسين كفاءتها ومتانتها والقدرة على تحمل تكاليفها. تتم هذه الاستثمارات من خلال الوكالات الفيدرالية مثل وزارة الطاقة. تستخدم جنرال موتورز لحظة خلية الوقود مع الهيدروجين الأخضر. تصف وزارة الطاقة برنامج الهيدروجين الخاص بها بأنه جزء من محفظة الطاقة النظيفة الخاصة بها.

تمتلك أوروبا ثاني أكبر حصة سوقية لخلايا الوقود الخزفية البروتونية، حيث تعمل المناطق الأوروبية على تطوير الهيدروجين كمصدر للطاقة وخلايا الوقود، مما يوفر بديلاً ممتازًا لاستنزاف موارد الغاز الطبيعي والنفط. لقد أصبح الوقود الأحفوري أكثر ندرة وأكثر تكلفة ويساهم أيضًا في الإضرار بالمناخثاني أكسيد الكربونالانبعاثات. يمكن تخزين الهيدروجين في صورتين سائلة وغازية، مما يسمح بإطلاق الطاقة بشكل متحكم فيه. على عكس الوقود الأحفوري، يعد الهيدروجين حلاً للطاقة النظيفة التي لا تولد أي ملوثات ملوثة أو انبعاثات ضارة بالمناخ.

قائمة الشركات الرئيسية في سوق خلايا الوقود الخزفية البروتونية

فوائد وتطبيقات هائلة مرتبطة بخلايا الوقود الخزفية البروتونية لدفع نمو السوق

تسعى الشركات حاليًا إلى تطوير خلايا وقود سيراميكية بروتونية جديدة. دعمت الحكومة تطوير أبحاث خلايا الوقود من خلال برامج التمويل والمنح والمبادرات المختلفة. يعالج مكتب تقنيات الهيدروجين وخلايا الوقود تطوير التطبيقات التي تستخدم الهيدروجين بدلاً من الوقود والتقنيات الحالية التي توفر خدمات الطاقة الحديثة. تعمل طاقة خلية الوقود على تحويل الطاقة الكيميائية مباشرة إلى كهرباء، مع الماء النقي والحرارة المفيدة المحتملة كمنتجات ثانوية. يركز العديد من اللاعبين في السوق على تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من خلال إدخال مركبات تعمل بخلايا الوقود. على سبيل المثال، في عام 2021، ج.م. أطلقت شركة طيران تعمل بالهيدروجين تعاونًا مع Hydrotec وشركة الطيران Liebnerr. جي إم. تعمل أيضًا مع Navistar على خلايا وقود الشاحنات ومع Wabtec على القاطرات. علاوة على ذلك، فإنها تستخدم وحدات Hydrotec كمحطات شحن متنقلة للسيارات الكهربائية التي تعمل بالبطارية. يتم استهلاك الهيدروجين المنتج واستخدامه في مختلف الصناعات لتكرير البترول ومعالجة المعادن وإنتاج الأسمدة وتجهيز الأغذية.

قائمة الشركات الرئيسية لمحة:

• بوش(ألمانيا)


• الحكم الذاتي الحافة (الولايات المتحدة)


• مجموعة سوليديرا (إيطاليا)


• تكنولوجيا مسحوق السيراميك AS (النرويج)


• السيراميك الفني الفائق (الولايات المتحدة)


• نيكسيريس، LLC(نحن.)

التطورات الصناعية الرئيسية:

• يوليو 2023:أعلنت شركة Bosch عن بدء الإنتاج بكميات كبيرة لوحدة طاقة خلايا الوقود الخاصة بها، والتي تغطي سلسلة قيمة الهيدروجين بأكملها. وكانت هذه التكنولوجيا الناشئة مهيأة للتصنيع والتطبيق. ومع هدف تحقيق مبيعات بقيمة 7.85 مليار دولار أمريكي تقريبًا بحلول عام 2030 من خلال تكنولوجيا الهيدروجين، أخذت Bosch زمام المبادرة كأول شركة تنتج هذه الأنظمة في الصين وألمانيا.


• ديسمبر 2022:أعلنت شركة Solid Power أنها عززت شراكتها مع مجموعة BMW، وقامت بتمديد اتفاقية التطوير المشتركة بينهما. منحت Solid Power مجموعة BMW ترخيصًا للبحث والتطوير لخبرة Solid Power في التصميم والتصنيع في خلايا الحالة الصلبة.


• نوفمبر 2022:قدمت شركة Nexceris, LLC تحديثًا حول التصنيع الفعال من حيث التكلفة لمكدس التحليل الكهربائي عالي الحرارة في حدث الهيدروجين التابع لوزارة الطاقة خلال اجتماع مراجعة الجدارة السنوي وتقييم النظراء لعام 2022. كان الهدف هو تمكين تصنيع مداخن إلكتروليتية ذات درجة حرارة عالية مقابل 100 دولار أمريكي لكل كيلوواط، وهو مطلب حاسم لتحقيق هدف Earth Shot التابع لوزارة الطاقة المتمثل في إنتاج الهيدروجين مقابل دولار أمريكي واحد لكل كيلوغرام.


• أكتوبر 2022:بدأت Bosch مشروعًا تجريبيًا مع HUB Security لدمج تقنية SOFC في حلول مراكز البيانات الشاملة، المتخصصة في الأمن السيبراني وأجهزة تكنولوجيا المعلومات الآمنة وحلول مراكز البيانات الآمنة. يمكن لشركة Bosch توفير تقنية SOFC كنظام جاهز للاستخدام للتوصيل والتشغيل، بقدرة إنتاجية تبلغ 100 كيلووات، والتي كانت قابلة للتوسيع بمرونة إلى نطاق الميجاوات.


• أغسطس 2022:استحوذت شركة Edge Autonomy على شركة Adaptive Energy، وهي شركة رائدة في تصنيع تكنولوجيا خلايا وقود الأكسيد الصلب. تعد Adaptive Energy المزود الأول لـ SOFC للطاقة منخفضة القوة الكهربائية، حيث تنشر الوكالات الفيدرالية والعملاء التجاريون حلولها المبتكرة في الأسواق العسكرية والبنية التحتية الحيوية وأسواق النقل النهائية. تم دمج مركبات الكربون الهيدروكلورية فلورية خفيفة الوزن وكثيفة الطاقة من Adaptive Energy بسلاسة في منصات الطائرات بدون طيار الخاصة بشركة Edge Autonomy باعتبارها تقنية رئيسية لأكثر من عقد من الزمن.

تغطية التقرير

يقدم التقرير تحليلاً مفصلاً للسوق ويركز على الجوانب الرئيسية مثل الشركات الرائدة والمنتجات/الخدمات والتطبيقات. إلى جانب ذلك، يقدم التقرير نظرة ثاقبة لاتجاهات السوق ويسلط الضوء على تطورات الصناعة الرئيسية وتحليل خلية الوقود البروتونية. بالإضافة إلى العوامل المذكورة أعلاه، يشمل التقرير عدة عوامل ساهمت في نمو السوق في السنوات الأخيرة.

تمثيل انفوجرافيك ل Protonic Ceramic Fuel Cell Market

عرض الرسم البياني الكامل

للحصول على معلومات عن مختلف القطاعات, مشاركة استفساراتك معنا

نطاق التقرير والتجزئة