Taille du marché des piles à combustible en céramique protonique, part et analyse d’impact du COVID-19, par application (transport et énergie hors réseau) et prévisions régionales, 2023-2030

La taille du marché mondial des piles à combustible en céramique protonique était évaluée à 60,21 millions de dollars en 2022. Le marché devrait passer de 79,05 millions de dollars en 2023 à 553,55 millions de dollars d'ici 2030, avec un TCAC de 32,05 % au cours de la période de prévision.

Une pile à combustible protonique en céramique fonctionne à des températures élevées, en utilisant un électrolyte céramique conducteur de protons. Il s'agit d'un type de pile à combustible à oxyde solide, qui fait partie d'une gamme plus large de piles à combustible. Cette technologie est basée sur des matériaux céramiques pour l’électrolyte et trouve des applications immédiates dans divers scénarios, notamment dans les pays en développement. Il fournit des solutions décentralisées pour les systèmes critiques, alimente les équipements en cas d'urgence et améliore l'accès à l'énergie dans les zones reculées. L'hydrogène et pile à combustible Les technologies ont fait des progrès significatifs en termes d’efficacité, de durabilité, de fiabilité et de réduction des coûts. Les piles à combustible en céramique protonique peuvent fonctionner de manière réversible, stockant de l’énergie renouvelable en utilisant l’électrolyse de l’eau pour produire de l’hydrogène, qui peut ensuite être reconverti en électricité. Le marché connaît une croissance en raison de l’intérêt croissant pour les solutions énergétiques propres et durables.

IMPACTS DE LA COVID-19

La propagation rapide du COVID-19 a conduit le marché à un ralentissement substantiel

La propagation mondiale du COVID-19 a touché presque tous les pays à différents stades. Les mesures prises pendant la pandémie ont considérablement réduit la demande d’électricité dans diverses industries, entraînant des changements dans le mix énergétique. Les mesures de confinement ont considérablement réduit la demande d’électricité dans l’industrie, affectant à son tour le mix énergétique. La diminution de la demande d’électricité a augmenté la part des énergies renouvelables dans l’approvisionnement en électricité, car leur production n’est en grande partie pas affectée par la demande.  La demande a chuté pour toutes les autres sources d’électricité, notamment le charbon, le gaz et l’électricité. énergie nucléaire a également diminué pendant la pandémie.

De nombreux instituts de recherche et entreprises impliqués dans le développement de piles à combustible protoniques en céramique ont dû arrêter ou limiter leurs activités de recherche et développement pendant la pandémie. Cette interruption des efforts de R&D aurait pu ralentir le rythme de l’innovation et l’introduction de technologies PCFC nouvelles et améliorées. À l’échelle mondiale, de nombreux établissements de divers secteurs, y compris le secteur de l’électricité, ont cessé ou réduit leurs dépenses en capital. En outre, les perturbations dans les chaînes d’approvisionnement du secteur électrique ont entraîné un ralentissement de la fabrication de divers équipements du secteur électrique.

Tendances du marché des piles à combustible en céramique protonique

L’augmentation des activités de recherche et développement pour améliorer la capacité des produits stimule la croissance du marché

Les piles à combustible en céramique protonique (PCFC) ont un grand potentiel d'efficacité de conversion d'énergie supérieure à celle des dispositifs conventionnels. Les experts de l'Université de technologie de Hong Kong ont produit un produit innovant à base de fer matériau cathodique pour atteindre des performances record pour les PCFC. Cela représente une avancée significative dans la croissance et la commercialisation de cette technologie d’énergie renouvelable performante.

Les piles à combustible, conçues pour exploiter l’énergie chimique de l’hydrogène ou des carburants supplémentaires afin de produire de l’électricité à partir d’une source d’énergie propre et efficace, ont été intensivement développées dans le monde entier pour lutter contre les pénuries d’énergie et le changement climatique. Une nouvelle technologie connue sous le nom de PCFC a été développée dans ce domaine, basée sur des électrolytes céramiques conducteurs de protons. De plus, ces cellules offrent des avantages tels qu'un rendement élevé, de faibles émissions de polluants et une adaptabilité à divers gaz tels que le méthane, le biogaz et l'ammoniac.

Ils sont généralement utilisés pour la production d’électricité décentralisée, comme la production d’électricité hors réseau. Les PCFC s'activent à des températures élevées, généralement supérieures à 500 °C, ce qui permet une meilleure efficacité thermodynamique que les piles à combustible à basse température. En raison de leur rendement élevé, les PCFC conviennent à la production d’électricité dans les systèmes de production combinée de chaleur et d’électricité, où les systèmes de chaleur résiduelle et de cogénération peuvent contribuer au chauffage d’autres processus industriels.

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Facteurs de croissance du marché des piles à combustible en céramique protonique

Une meilleure efficacité et une dépendance réduite aux combustibles fossiles pour stimuler la croissance du marché

La dépendance de la société à l'égard de la combustion de combustibles fossiles pour produire de l'énergie pose un défi urgent dans l'atténuation du changement climatique et la transition vers une économie énergétique neutre et durable. L’approvisionnement en énergie hydrogène devrait jouer un rôle important en tant que vecteur énergétique dans une économie future durable et propre, en convertissant son énergie chimique en énergie électrique grâce aux piles à combustible.

Dans l'industrie des piles à combustible, les piles à combustible en céramique protonique ont le potentiel et sont plus efficaces pour être mises à niveau par rapport aux piles à combustible conventionnelles telles que Piles à combustible à oxyde solide (SOFC) . Cela est principalement dû à leur capacité à fonctionner efficacement à des températures basses et intermédiaires et à leur qualité de dilution des non-combustibles à l'anode pendant le fonctionnement. L’amélioration de l’efficacité et la tendance à adopter une énergie propre devraient faire augmenter la demande de piles à combustible à base de céramique protonique au cours de la période de prévision.

Des investissements importants et des initiatives en cours de la part de grandes entreprises ont considérablement augmenté la taille du marché. Par exemple, Adaptive Energy (AE), un développeur et fabricant de piles à combustible à oxyde solide (SOFC), se concentre sur la fourniture de produits SOFC fiables, robustes et rentables dans la plage de puissance de sortie de 100 à 350 W. La société vise à tirer parti de la technologie des piles à combustible en céramique tubulaire de qualité militaire, en la combinant avec les récentes avancées dans ces matériaux et dans la fabrication de ces piles à combustible de la Colorado School of Mines. Cet effort vise à créer une pile à combustible portable, alimentée au propane, à température intermédiaire et de 300 We+ pour les applications d'alimentation à distance ou hors réseau.

Flexibilité de la pile à combustible en céramique protonique pour stimuler la croissance du marché

Les PCFC peuvent générer une énergie propre et efficace pour alimenter diverses applications. Les piles à combustible utilisent l’énergie chimique de l’hydrogène ou d’autres combustibles pour produire de l’électricité de manière propre et efficace, ce qui conduit à leur acceptation en tant que source d’énergie propre. Les PCFC fonctionnent généralement dans une plage de températures intermédiaire comprise entre 400 et 800 ⁰C, ce qui leur confère l'avantage d'une mobilité plus élevée et d'une énergie d'activation des protons plus faible. Le fonctionnement au niveau intermédiaire se traduit par une flexibilité du carburant. De plus, leur capacité à fonctionner avec des hydrocarbures simples est souvent privilégiée, ce qui permet une utilisation généralisée de l'hydrogène comme carburant.

En outre, les PCFC peuvent également être utilisés dans différentes sources de combustible, qui constituent l’un des paramètres critiques pour l’amélioration des performances des piles à combustible à base de céramique protonique.

L'École des Mines du Colorado a présenté une classe relativement nouvelle de piles à combustible qui présente la durabilité et la flexibilité à long terme nécessaires pour devenir une alternative commerciale viable aux technologies de piles à combustible existantes. Les chercheurs ont testé 11 carburants différents : hydrogène, méthane, GNC (avec et sans sulfure d'hydrogène), propane, n-butane, i-butane, isooctane, méthanol, éthanol et ammoniac. Les tests ont démontré d’excellentes performances et une durabilité exceptionnelle pour tous les types de carburant sur des milliers d’heures de fonctionnement. Cette avancée positionne les PCFC comme des composants essentiels dotés d’une durabilité et d’une flexibilité élevées. Cela est susceptible de conduire à une adoption accrue de piles à combustible à base de céramique protonique dans les endroits hors réseau, y compris les endroits et zones éloignés et les générateurs d'énergie de secours en cas de catastrophes naturelles et plus encore.

FACTEURS DE RETENUE

Disponibilité d’une pile à combustible alternative efficace pour limiter la croissance du marché

Les technologies alternatives de pile à combustible telles que piles à combustible à membrane échangeuse de protons et les piles à combustible à oxyde solide ont fait l'objet de recherches approfondies, de développement et de commercialisation sur une période prolongée par rapport aux piles à combustible en céramique protonique. Ces technologies alternatives ont fait leurs preuves en matière d'applications et sont largement acceptées par le marché dans diverses industries d'utilisation finale. La disponibilité des technologies de piles à combustible disponibles correspond souvent à l’infrastructure de soutien. Par exemple, dans certaines régions, l’infrastructure hydrogène requise pour le PCFC est plus développée que celle requise pour le PCFC impliquant le traitement du carburant à haute température.

Le manque d’infrastructures nécessaires peut poser des difficultés à PCFC pour rivaliser efficacement et limiter la croissance de son marché. La disponibilité des infrastructures et leur compatibilité avec les systèmes existants jouent un rôle crucial dans la limitation de l’adoption des piles à combustible de type céramique protonique. Les PCFC, avec leurs exigences en matière d’investissements supplémentaires dans les infrastructures et de modifications des systèmes existants, peuvent dissuader les utilisateurs potentiels. De plus, les PCFC nécessitent une température plus élevée pour fonctionner, ce qui limite leur adéquation à des applications spécifiques ou nécessite des systèmes de gestion thermique supplémentaires. La disponibilité de technologies alternatives de piles à combustible mieux adaptées aux exigences d’applications spécifiques peut limiter les opportunités de croissance du marché.

Analyse de la segmentation du marché des piles à combustible en céramique protonique

Par analyse d'application

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L’énergie hors réseau domine le marché en raison de la durabilité et de l’efficacité élevées du PCFC

En fonction des applications, le marché mondial est segmenté en transports et énergie hors réseau. Le segment de l’énergie hors réseau domine le marché des combustibles céramiques protoniques. Il existe divers déploiements hors réseau, notamment la distribution d'électricité et l'approvisionnement en combustibles fossiles de substitution, ce qui entraîne des émissions de carbone nulles, ayant ainsi un impact positif sur le segment de l'électricité hors réseau.

L'énergie hors réseau fait référence à la production et à l'utilisation d'électricité dans des zones non connectées au réseau électrique traditionnel, notamment les emplacements éloignés, les zones rurales ou les applications d'accès au réseau. L'efficacité est essentielle dans les applications hors réseau où les ressources peuvent être limitées ou coûteuses.

APERÇU RÉGIONAL

Ce marché est segmenté en Amérique du Nord, en Europe, en Asie-Pacifique et dans le reste du monde.

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L’Amérique du Nord détient la plus grande part de marché au monde et, étant une région développée, elle compte divers instituts de recherche. L'Association américaine pour l'hydrogène du Département de l'énergie a investi dans la recherche et le développement de piles à combustible pour améliorer leur efficacité, leur durabilité et leur prix abordable. Ces investissements sont réalisés par l'intermédiaire d'agences fédérales telles que le ministère de l'Énergie. General Motors utilise le moment de la pile à combustible avec de l'hydrogène vert. Le ministère de l’Énergie décrit son programme hydrogène comme faisant partie de son portefeuille d’énergie propre.

L’Europe détient la deuxième plus grande part de marché des piles à combustible en céramique protonique, car les régions européennes développent l’hydrogène comme source d’énergie et de pile à combustible, offrant une excellente alternative à l’épuisement des ressources en gaz naturel et en pétrole. Les combustibles fossiles deviennent de plus en plus rares et plus chers et contribuent également à nuire au climat. CO2 émissions. L’hydrogène peut être stocké sous forme liquide et gazeuse, permettant une libération d’énergie contrôlée. Contrairement aux combustibles fossiles, l’hydrogène est une solution énergétique propre qui ne génère aucun polluant polluant ni émission nocive pour le climat.

Liste des principales sociétés du marché des piles à combustible en céramique protonique

D’énormes avantages et applications associés aux piles à combustible en céramique protonique pour stimuler la croissance du marché

Les entreprises poursuivent actuellement le développement de nouvelles piles à combustible protoniques en céramique. Le gouvernement a soutenu le développement de la recherche sur les piles à combustible par le biais de divers programmes de financement, subventions et initiatives. Le bureau des technologies de l'hydrogène et des piles à combustible s'occupe du développement d'applications qui utilisent l'hydrogène au lieu des carburants et des technologies actuels qui fournissent des services énergétiques modernes. L'énergie de la pile à combustible convertit directement l'énergie chimique en électricité, avec de l'eau pure et de la chaleur potentiellement utile comme sous-produits. Différents acteurs du marché s'efforcent de réduire les émissions de CO2 en introduisant des véhicules à pile à combustible. Par exemple, en 2021, G.M. a lancé une collaboration pour des vols à hydrogène avec Hydrotec et la société aérospatiale Liebnerr. G.M. travaille également avec Navistar sur les piles à combustible pour camions et avec Wabtec sur les locomotives. De plus, elle utilise des modules Hydrotec comme bornes de recharge mobiles pour les véhicules électriques à batterie. L'hydrogène produit est consommé et utilisé dans diverses industries pour le raffinage du pétrole, le traitement des métaux, la production d'engrais et la transformation des aliments.

Liste des principales entreprises profilées :

• Bosch (Allemagne)


• Autonomie Edge (États-Unis)


• Groupe SolydEra (Italie)


• Technologie des poudres céramiques AS (Norvège)


• Céramique technique supérieure (États-Unis)


• Nexceris, LLC (NOUS.)

DÉVELOPPEMENTS CLÉS DE L’INDUSTRIE :

• Juillet 2023 : Bosch a annoncé le démarrage de la production en volume de son module d'alimentation à pile à combustible, couvrant l'ensemble de la chaîne de valeur de l'hydrogène. Cette technologie émergente était prête à être fabriquée et appliquée. Avec pour objectif de générer environ 7,85 milliards de dollars de chiffre d'affaires d'ici 2030 grâce à la technologie de l'hydrogène, Bosch a pris les devants en étant la première entreprise à produire ces systèmes en Chine et en Allemagne.


• Décembre 2022 : Solid Power a annoncé avoir renforcé son partenariat avec le groupe BMW, prolongeant leur accord de développement commun. Solid Power a accordé au groupe BMW une licence de recherche et développement pour l'expertise de Solid Power en matière de conception et de fabrication de cellules à semi-conducteurs.


• Novembre 2022 : Nexceris, LLC a fourni une mise à jour sur la fabrication rentable d'une pile d'électrolyse à haute température lors de l'événement DOE Hydrogen lors de la réunion annuelle d'examen du mérite et d'évaluation par les pairs de 2022. L'objectif était de permettre la fabrication de piles électrolytiques à haute température pour 100 USD par kW, une exigence cruciale pour atteindre l'objectif Earth Shot du DOE de produire de l'hydrogène pour 1 USD par kilogramme.


• Octobre 2022 : Bosch a lancé un projet pilote avec HUB Security pour intégrer la technologie SOFC dans des solutions holistiques de centre de données, spécialisée dans la cybersécurité, le matériel informatique sécurisé et les solutions sécurisées de centre de données. Bosch pouvait fournir la technologie SOFC sous la forme d'un système prêt à l'emploi, prêt à l'emploi, d'une puissance de 100 kW, pouvant évoluer de manière flexible jusqu'à la gamme des mégawatts.


• Août 2022 : Edge Autonomy a acquis Adaptive Energy, l'un des principaux fabricants de technologies de piles à combustible à oxyde solide. Adaptive Energy est le principal fournisseur de SOFC pour l'énergie de faible puissance, avec des agences fédérales et des clients commerciaux déployant ses solutions innovantes dans les marchés finaux militaires, des infrastructures critiques et des transports. Les SOFC légères et à forte densité énergétique d'Adaptive Energy ont été intégrées de manière transparente aux plates-formes UAV d'Edge Autonomy en tant que technologie clé pendant plus d'une décennie.

COUVERTURE DU RAPPORT

Le rapport fournit une analyse détaillée du marché et se concentre sur les aspects clés tels que les principales entreprises, produits/services et applications. En outre, le rapport offre un aperçu des tendances du marché et met en évidence les principaux développements de l’industrie et l’analyse de la pile à combustible protonique. En plus des facteurs ci-dessus, le rapport englobe plusieurs facteurs qui ont contribué à la croissance du marché au cours des dernières années.

Una representación infográfica de Protonic Ceramic Fuel Cell Market

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Portée et segmentation du rapport