Taille, part du marché des assemblages d’électrodes à membrane et analyse d’impact COVID-19, par composant (membranes, couches de diffusion de gaz, joints et autres) et par application (piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC), piles à combustible au méthanol direct (DMFC), électrolyseurs et autres) et prévisions régionales, 2021-2028

La taille du marché mondial des assemblages d’électrodes à membrane s’élevait à 0,34 milliard de dollars en 2020. L’impact mondial du COVID-19 a été sans précédent et stupéfiant, l’assemblage d’électrodes à membrane ayant connu un impact négatif sur la demande dans toutes les régions au milieu de la pandémie. D’après notre analyse, le marché mondial a affiché une croissance inférieure de 12,3 % en 2020 par rapport à la croissance annuelle moyenne de la période 2017-2019. Le marché devrait passer de 0,42 milliard USD en 2021 à 1,70 milliard USD en 2028, avec un TCAC de 22,1 % sur la période 2021-2028. L’augmentation du TCAC est attribuable à la demande et à la croissance de ce marché, qui revient aux niveaux d’avant la pandémie une fois la pandémie terminée.

L'ensemble membrane-électrode fournit des sites pour les réactions chimiques se produisant à l'intérieur d'une pile à combustible afin de convertir le combustible en énergie électrique utilisable. L'ensemble comprend une couche de diffusion de gaz, une membrane à 5 couches et des membranes, des joints ou des composants d'étanchéité à 3 couches. Ces composants sont fabriqués individuellement puis pressés ensemble à des températures et pressions élevées et se présentent sous forme de piles. Les performances et la stabilité des piles à combustible dépendent largement de la méthode de préparation des composants de l’assemblage.

L'ensemble membrane-électrode sert à diverses applications telles que électrolyseur , pile à combustible proton-électron, pile à combustible à hydrogène ou oxygène-air, pile à combustible à méthanol direct et autres. L’intérêt croissant porté à l’adaptation des énergies propres et à la réduction des émissions de CO2 a propulsé la commercialisation d’assemblages d’électrodes à membrane.

Opportunités d’investissement limitées au milieu du COVID-19 pour entraver la croissance du marché

Une urgence mondiale telle que le coronavirus ou la pandémie de COVID-19 a considérablement perturbé diverses opérations commerciales et industrielles à travers le monde. Les conséquences de cette crise ont également plongé dans la tourmente les économies de divers pays à croissance rapide. Presque tous les pays du monde ont observé une forte augmentation du nombre de personnes touchées depuis le début de l’année en cours. L’indisponibilité de tout remède ou vaccin contre l’infection virale au cours des étapes initiales a conduit de nombreux professionnels et acteurs de l’industrie à introduire plusieurs mesures de lutte pour atténuer continuellement l’impact. En outre, les implications de la crise pandémique ont révélé différents types de problèmes tels que le manque de personnel d'exploitation, les déficits des revenus d'exploitation, la fermeture de diverses usines, les échanges commerciaux mondiaux contraints et bien d'autres, spécifiés par la nature de leurs opérations.

En conséquence, le marché mondial a également été modérément affecté par les conséquences de cette situation sans précédent, car divers pays ont connu une perte considérable de la main-d'œuvre totale dans les différents secteurs. Le manque de main-d’œuvre qualifiée, associé aux arrêts prolongés des usines de fabrication, a entraîné une production limitée de piles à combustible et d’électrolyseurs, entravant la croissance de l’industrie. Par exemple, en juin 2020, l’Agence internationale de l’énergie (AIE) a déclaré que l’hydrogène véhicules à pile à combustible a observé une poussée significative avant la crise du COVID-19 en 2019 et au début des années 2020. Cependant, les développements dans l’ensemble de l’industrie sont désormais sensibles en raison d’une démonstration peu impressionnante de technologies associée à des interruptions dans les délais des projets de production à faible émission de carbone.

Les principaux pays producteurs d’énergies renouvelables et fossiles, comme la Chine et les États-Unis, ont pris des mesures sévères pour empêcher la croissance du nouveau coronavirus. Divers gouvernements de toutes les régions ont présenté des plans d'action stricts pour contenir la propagation de l'infection. Par exemple, en mars 2020, différentes administrations des États américains ont annoncé un protocole de confinement affectant diverses procédures résidentielles, commerciales et industrielles. Au cours du mois, différentes villes et États, dont San Francisco, la Californie, New York, l'Illinois, le Connecticut, le New Jersey, la Louisiane et bien d'autres, ont mis en œuvre des ordonnances de séjour à domicile pour limiter l'exposition de la population au virus.

DERNIÈRES TENDANCES

Les initiatives croissantes de réduction des émissions nocives propulsent la croissance du marché

L'imposition de diverses normes internationales visant à réduire les émissions de gaz à effet de serre a attiré l'attention de divers constructeurs automobiles vers les nouvelles technologies liées aux véhicules électriques, hybrides ou à pile à combustible. En conséquence, plusieurs constructeurs développent de nouvelles technologies respectueuses de l’environnement pour le secteur automobile. Par exemple, en octobre 2020, le Conseil de la recherche scientifique et industrielle (CISR) et l’industrie KPIT ont développé avec succès une pile à combustible LT-PEMFC de qualité automobile et ont testé avec succès un prototype de voiture à pile à combustible à hydrogène (HFC). La société a apporté son expertise en ingénierie de pile, y compris l'assemblage de pile, l'intégration de systèmes, le logiciel de contrôle, le groupe motopropulseur électrique et d'autres composants qui permettront le fonctionnement des véhicules à pile à combustible. L'entreprise estime que l'utilisation de la technologie des piles à combustible à hydrogène pour produire de l'énergie électrique réduira les émissions de gaz nocifs qui joueront un rôle clé dans la mobilité future et devraient être commercialement viables.

De plus, en février 2020, Hyundai Motor Company a élargi son partenariat avec le Département américain de l'énergie (DOE) et son soutien au programme DOE sur l'hydrogène et les piles à combustible. Hyundai fournira au DOE cinq véhicules électriques à pile à combustible (FCEV) pour faire progresser la recherche et le développement de technologies de pile à combustible dans le cadre de l'accord. En outre, l’entreprise vise à surmonter les obstacles techniques et à permettre les technologies de l’hydrogène et des piles à combustible dans toutes les applications et tous les secteurs.  Ces facteurs devraient stimuler le marché mondial des assemblages d’électrodes à membrane au cours de la période de prévision.

FACTEURS DÉTERMINANTS

Des innovations technologiques augmentées alimentées par les projets gouvernementaux visant à stimuler la croissance du marché

Les piles à combustible et les électrolyseurs constituent une technologie viable et cruciale pour transformer les systèmes énergétiques avec une efficacité plus élevée et moins d’émissions de dioxyde de carbone. Cependant, la disponibilité de différentes ressources et de différentes technologies a conduit à une participation substantielle des pays au développement de la technologie des piles à combustible. Par conséquent, le gouvernement a soutenu diverses technologies collaboratives pour les projets de R&D et de démonstration avec des programmes de financement compétitifs. Par exemple, le gouvernement allemand et le secteur industriel ont formé une alliance stratégique connue sous le nom de Programme national d'innovation technologique en matière d'hydrogène et de piles à combustible (NIP) pour soutenir le développement de technologies de piles à combustible et peut être considéré comme la partie la plus cruciale du Feuille de route allemande pour les piles à combustible. L'alliance travaille à planifier et à définir le cadre stratégique pour le développement ultérieur des technologies de piles à combustible dans différentes applications.

Le programme national interministériel d’innovation pour la technologie de l’hydrogène et des piles à combustible a administré environ 28,5 millions de dollars de financement annuel pour l’application de mobilité sur une durée de dix ans. En outre, le gouvernement a également travaillé de manière stratégique pour stimuler l'amélioration de la production de masse et des performances dans l'industrie des piles à combustible.  Par conséquent, un développement important dans la technologie des piles à combustible et les initiatives gouvernementales en matière de développement technologique propulsent le marché mondial des assemblages d’électrodes à membrane.

Initiatives croissantes en faveur des piles à combustible dans l’industrie automobile pour soutenir la croissance

L’industrie automobile contribue aux émissions mondiales, en raison de sa dépendance aux combustibles fossiles comme source d’énergie primaire. Les initiatives croissantes en faveur du zéro émission ont incité les clients à adopter des véhicules zéro émission (ZEV) ou véhicules électriques (VE) , qui commence comme une probabilité pour les véhicules électriques à pile à combustible, créant des opportunités pour le marché. Les constructeurs automobiles investissent massivement dans le développement de véhicules efficaces et de grande puissance, ce qui crée d’importantes opportunités pour la technologie des piles à combustible. En raison de ce facteur, les opportunités de marché pourraient être considérablement accélérées par l’offre diversifiée de véhicules et de modèles par plusieurs constructeurs automobiles et par l’engagement d’un volume de production élevé. 

Outre le facteur d’offre, les initiatives gouvernementales croissantes en faveur de solutions énergétiques propres favorisent la croissance de la technologie des piles à combustible. En juillet 2020, l'Union européenne a poussé la stratégie européenne sur l'hydrogène à soutenir les énergies propres en augmentant le financement européen et en allouant environ 825 milliards de dollars et un plan de transition complet. L'Union européenne a également fourni un guide détaillé concernant les investissements, la création de marchés, la recherche et le développement, encourageant les industries à adopter des véhicules économes en énergie.

Les politiques environnementales telles que les limites d'émission ont donné naissance à des initiatives incitant les constructeurs automobiles à investir dans le développement et la production de véhicules propres. Par exemple, en novembre 2020, le groupe Volvo et Daimler Truck ont ​​prévu de développer et de produire des systèmes de pile à combustible commercialisés pour les camions lourds et d'autres applications comme première étape vers un transport durable. Cela devrait stimuler la croissance du marché des assemblages d’électrodes à membrane au cours de la période de prévision.

FACTEURS DE RETENUE

Les défis de durabilité associés aux piles à combustible sont susceptibles d’entraver la croissance du marché

La fabrication du MEA est en corrélation avec les performances de la pile car il s’agit d’un composant clé de la pile à combustible et des électrolyseurs où se produisent les réactions électrochimiques. Il a été reconnu que des défauts, tels qu'une résistance interfaciale plus élevée entre les couches de catalyseur ou une fissure dans la couche de catalyseur au cours du processus de fabrication des MEA, influencent la dégradation de l'empilement. Outre la question de la dégradation, le coût élevé reste un autre défi majeur pour le marché.

Diverses études et démonstrations ont été réalisées, entraînant une dégradation des démarrages et des arrêts fréquents, une diminution de la densité de puissance maximale ou des cycles de charge de puissance presque aléatoires, ce qui confronte les problèmes de durabilité dans les conditions de charge pratiques et entrave la viabilité commerciale de technologie des piles à combustible.

De plus, l'humidification du MEA entraîne une conductivité plus faible et conduit à une augmentation de la résistance dans le membrane et la couche de catalyseur, entraînant la dégradation chimique de la membrane. Ce mécanisme de dégradation entraîne un amincissement de la membrane et une diminution de sa résistance mécanique, entraînant une perte de performance ou une défaillance des cellules, ce qui peut entraver la demande en produits. Cependant, diverses recherches ont été menées pour développer l'identification des défauts dans la technologie des piles à combustible. Par exemple, les méthodologies FRA ont été appliquées à la recherche et au développement des PEMFC, qui analysent les différents mécanismes de dégradation qui affectent les performances des PEMFC. De plus, la spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS) a été utilisée pour soutenir l'optimisation des composants.

SEGMENTATION

Par analyse de composants

Le segment des membranes va croître à un rythme élevé

En fonction des composants, le marché est segmenté en membranes, couches de diffusion de gaz, joints et autres.

Parmi ceux-ci, le segment des membranes représentait la principale part de marché des assemblages d’électrodes à membrane sur le marché mondial en 2020. Le composant membranaire agit comme un isolant électrique dans l’assemblage. Le composant offre une forte stabilité mécanique, chimique et électrochimique dans un environnement difficile riche en produits chimiques dans une gamme de conditions de fonctionnement et offre également une longue durée de vie, avec une faible perméabilité aux réactifs.

Le segment des couches de diffusion gazeuse devrait connaître une croissance considérable au cours de la période de prévision, car ces couches agissent comme un milieu poreux pour transporter le réactif depuis le champ d’écoulement et le disperser uniformément sur les sites catalytiques. 

Le segment autres comprend des composants tels que l'encre, le lavage à l'acide, le pressage à chaud et les méthodes de découpe et de pose.

Par analyse d'application

Una representación infográfica de Membrane Electrode Assemblies MEA Market

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Le segment des piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) représente la plus grande part de marché

En fonction de l’utilisateur final, le marché est classé en pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC), pile à combustible au méthanol direct, électrolyseurs et autres.

Le segment des piles à combustible à membrane échangeuse de protons représentait la part majeure du marché en 2020. La pile à combustible à membrane échangeuse de protons est largement utilisée dans les applications stationnaires pour les systèmes électriques et les appareils portables. En outre, de nombreux fabricants utilisent des piles à combustible PEM dans les démonstrations d’automobiles, de bus et de véhicules utilitaires.

L'électrolyseur constitue également le segment clé du marché, car il est considéré comme l'une des technologies les plus fiables pour produire de l'hydrogène vert de manière non polluante et utilise l'énergie renouvelable comme source électrique. L’application produit de l’hydrogène directement sur place et constitue comparativement la méthode la moins chère.

Le segment Autres comprend des applications telles que les piles à combustible à électrolyte polymère, les piles à combustible alcalines, les piles à combustible à hydrogène ou à oxygène-air, et bien d'autres.

APERÇU RÉGIONAL

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Le marché a été analysé dans cinq régions clés, à savoir l’Amérique du Nord, l’Asie-Pacifique, l’Europe et le reste du monde. 

L’Asie-Pacifique est la principale région du marché mondial. En termes de valeur, la région détenait une part de 53,4 % en 2020. Dans la région Asie-Pacifique, la demande croissante de véhicules électriques, divers cadres de promotion des énergies renouvelables et devraient agréger le marché des assemblages d'électrodes à membrane en raison de la considération générale de technologies de pile à combustible et d’hydrogène pour atteindre cet objectif. La Conférence japonaise sur la commercialisation des piles à combustible (FCCJ), une organisation du secteur privé, a promu la technologie des piles à combustible pour créer un scénario de commercialisation des FCEV et a accumulé le nombre de FCEV à environ 2 millions d'ici 2025, couvrant la plupart des villes du Japon.

L’Amérique du Nord devrait connaître une croissance exponentielle au cours de la période de prévision en raison de l’introduction commerciale de la technologie des piles à combustible et des investissements substantiels dans le programme de recherche et développement de pile à combustible technologies. L'administration des technologies des piles à combustible du Département américain de l'énergie (DoE) a fixé des objectifs visant à promouvoir la commercialisation généralisée des technologies des piles à combustible par le biais du développement technologique, de la démonstration et de divers efforts visant à surmonter les défis institutionnels et commerciaux. De plus, divers États proposent des plans d’action pour réduire l’empreinte carbone.

En Europe, l’accent mis sur le développement de véhicules à haute efficacité énergétique et la promotion de la transpiration basée sur l’hydrogène regroupe le marché des assemblages d’électrodes à membrane. Les différentes initiatives des organismes gouvernementaux ont braqué les projecteurs sur le développement et la commercialisation des technologies des piles à combustible. Par exemple, le projet GAIA financé par l'Union européenne (UE), qui se concentre sur le développement de MEA automobiles à haute puissance et à haute densité de courant, a pour objectif d'améliorer considérablement la conception des MEA qui satisfont aux objectifs de coût, de durabilité et d'exploitation fixés par la pile à combustible. De plus, le projet intègre des équipementiers, des organismes industriels et de recherche de premier plan, ainsi qu'une expertise en science et technologie des piles à combustible pour développer des MEA plus performants.

Le reste du monde détenait une part minimale du marché en 2020. Plusieurs pays, comme l’Afrique du Sud, Dubaï et le Brésil, ont manifesté un intérêt considérable pour tester et déployer des FCEV au cours des années à venir. En outre, les pays investissent également de manière substantielle pour développer les infrastructures hydrogène et soutenir la transition vers la mobilité générale. Par exemple, en février 2021, l’Afrique du Sud devrait commencer à fabriquer et à commercialiser des technologies de piles à combustible. Le gouvernement a travaillé avec des analystes du secteur privé, des universités et divers partenaires pour développer la technologie des piles à combustible à hydrogène et la technologie de stockage de l'énergie. Cette dérive de l’énergie hydrogène devrait propulser le marché. De plus, ces travaux servent également à établir de nouvelles utilisations et un nouveau marché pour le groupe du platine, dont la disponibilité est énorme dans le pays.

ACTEURS CLÉS DE L'INDUSTRIE

Ballard Power Systems se concentrera sur l'expansion de sa gamme de produits et utilisera ses canaux pour commercialiser de nouveaux produits

Actuellement, Ballard Power Systems, Johnson Matthey, BASF SE, W. L. Gore & Associates, Inc. et Plug Power Inc. sont les principaux acteurs du marché, représentant une part dominante en 2020. Initiatives gouvernementales de soutien à l'industrie en pleine croissance des énergies renouvelables et un Le nombre croissant de fusions et d'acquisitions a conduit à une concurrence intense sur le marché.

Ballard Power Systems est engagé dans le développement et la fourniture de solutions innovantes de piles à combustible pour des marchés tels que l'automobile, la marine, le ferroviaire, la manutention et autres. Le portefeuille de produits de la société est classé en deux segments principaux : les produits électriques à pile à combustible et les solutions technologiques.  La division de formulation et d'intégration pour l'assemblage de membranes relève du développement de produits et fournit une expertise et des ressources pour soutenir l'avancement de la technologie des piles à combustible. La société exploite trois installations à Burnaby, au Canada, qui ont une capacité combinée de production d'un million de MEA et de piles à combustible par an. Par exemple, le 28 septembre 2020, Ballard Power Systems a décidé d'augmenter de six fois sa capacité de fabrication pour produire des assemblages d'électrodes à membrane dans son siège social à Vancouver.

LISTE DES ENTREPRISES CLÉS PROFILÉES :

• Systèmes électriques Ballard (Canada)


• Johnson Matthey (Royaume-Uni)


• Danish Power Systems (Danemark)


• BASF SE (Allemagne)


• W.L. Gore & Associés, Inc. (NOUS.)


• Giner Inc. (NOUS.)


• FuelCellsEtc (États-Unis)


• Piles à combustible IRD (Danemark)


• Greenerity GmBH (Allemagne)


• Plug Power Inc. (États-Unis)


• Hyplat (Afrique du Sud)


• The Chemours Company (États-Unis)


• Sainergy (Géorgie)


• Yangtze Energy Technologies, Inc. (Taïwan)


• Wuhan WUT New Energy Co., Ltd (Chine)


• YuanBo Engineering Co., Ltd (Chine)

DÉVELOPPEMENTS CLÉS DE L’INDUSTRIE :

• Janvier 2021 - Johnson Matthey et SFC Energy AG signent un nouvel accord de plusieurs millions de livres pour la fourniture d'assemblages d'électrodes à membrane (MEA). JM fournira au moins 400 000 assemblages d’électrodes à membrane. L’accord démarre en février 2021 pour une durée de plus de trois ans.


• Septembre 2020 - Ballard Power Systems a décidé d'augmenter de six fois sa capacité de fabrication d'assemblages membrane-électrodes (MEA) dans son siège social de Vancouver, au Canada. La capacité améliorée produit 6 millions de MEA par an, ce qui équivaut à environ 1,66 gigawatts. La mise à niveau de la capacité a fait de l’usine Ballard de Vancouver la plus grande unité de production de piles à combustible en activité au monde pour les véhicules commerciaux.

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