Tamanho do mercado de montagem de eletrodos de membrana, participação e análise de impacto COVID-19, por componente (membranas, camadas de difusão de gás, juntas e outros) e por aplicação (células de combustível de membrana de troca de prótons (PEMFC), células de combustível de metanol direto (DMFC), Eletrolisadores e Outros) e Previsão Regional, 2021-2028

O tamanho do mercado global de montagem de eletrodos de membrana foi de US$ 0,34 bilhão em 2020. O impacto global do COVID-19 foi sem precedentes e surpreendente, com a montagem de eletrodos de membrana testemunhando um impacto negativo na demanda em todas as regiões em meio à pandemia. Com base na nossa análise, o mercado global apresentou um crescimento inferior de 12,3% em 2020 em comparação com o crescimento médio anual durante 2017-2019. O mercado deverá crescer de US$ 0,42 bilhão em 2021 para US$ 1,70 bilhão em 2028, com um CAGR de 22,1% no período 2021-2028. O aumento do CAGR é atribuível à procura e ao crescimento deste mercado, regressando aos níveis pré-pandemia assim que a pandemia acabar.

O conjunto do eletrodo de membrana fornece locais para reações químicas que ocorrem dentro de uma célula de combustível para converter o combustível em energia elétrica utilizável. O conjunto inclui uma camada de difusão de gás, uma membrana de 5 camadas e membranas de 3 camadas, juntas ou componentes de vedação. Esses componentes são fabricados individualmente e depois prensados ​​juntos em altas temperaturas e pressões e estão na forma de pilhas. O desempenho e a estabilidade das células de combustível dependem em grande parte do método de preparação dos componentes de montagem.

O conjunto de eletrodo de membrana atende a diversas aplicações, como eletrolisador , célula a combustível próton-elétron, células a combustível de ar de hidrogênio ou oxigênio, células a combustível de metanol direto e outras. O foco crescente na adaptação de energia limpa e na redução das emissões de CO2 impulsionou a comercialização de conjuntos de eletrodos de membrana.

Oportunidades de investimento limitadas em meio ao COVID-19 para impedir o crescimento do mercado

Uma emergência global como o coronavírus ou a pandemia de COVID-19 prejudicou significativamente várias operações comerciais e industriais em todo o mundo. As consequências desta crise também deixaram as economias de vários países em rápido crescimento em turbulência. Quase todas as nações do mundo observaram um aumento acentuado no número da população afetada desde o início do ano em curso. A indisponibilidade de qualquer cura ou vacina para a infecção viral durante as fases iniciais levou muitos profissionais e intervenientes da indústria a introduzir diversas medidas de combate para mitigar continuamente o impacto. Além disso, as implicações da crise pandémica revelaram diferentes tipos de problemas, como a escassez de pessoal operacional, défices nos rendimentos operacionais, o encerramento de várias fábricas, restrições no comércio global e muitos mais, especificados pela natureza das suas operações.

Assim, o mercado global também foi moderadamente afectado pelo resultado desta situação sem precedentes, uma vez que vários países registaram uma perda considerável na força de trabalho total nos vários sectores. A indisponibilidade de mão de obra qualificada, juntamente com paralisações prolongadas de fábricas, resultou numa produção limitada de células de combustível e eletrolisadores, dificultando o crescimento da indústria. Por exemplo, em Junho de 2020, a Agência Internacional de Energia (AIE) declarou que o hidrogénio veículos com células de combustível observaram um impulso significativo antes da crise da COVID-19 em 2019 e no início da década de 2020. No entanto, os desenvolvimentos em toda a indústria são agora susceptíveis devido a uma demonstração inexpressiva de tecnologias, juntamente com interrupções nos cronogramas dos projectos de produção de baixo carbono.

Os principais países produtores de energia renovável e de base fóssil, como a China e os EUA, tomaram medidas severas para impedir o crescimento do novo coronavírus. Vários governos de todas as regiões apresentaram planos de acção rigorosos para conter a propagação da infecção. Por exemplo, em Março de 2020, diferentes administrações estaduais nos EUA anunciaram um protocolo de bloqueio que afecta vários procedimentos residenciais, comerciais e industriais. Durante o mês, diferentes cidades e estados, incluindo São Francisco, Califórnia, Nova Iorque, Illinois, Connecticut, Nova Jersey, Louisiana e muitos mais, implementaram ordens de permanência em casa para limitar a exposição da população ao vírus.

ÚLTIMAS TENDÊNCIAS

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O aumento das iniciativas de redução de emissões prejudiciais está impulsionando o crescimento do mercado

A imposição de diversas normas internacionais para a redução das emissões de gases com efeito de estufa desviou a atenção de vários fabricantes automóveis para novas tecnologias relacionadas com veículos eléctricos, híbridos ou veículos com células de combustível. Como resultado, vários fabricantes estão a desenvolver novas tecnologias amigas do ambiente para o setor automóvel. Por exemplo, em outubro de 2020, o Conselho de Pesquisa Científica e Industrial (CISR) e a indústria KPIT desenvolveram com sucesso uma pilha de células de combustível LT-PEMFC de nível automotivo e percorreram com sucesso seu caminho em um protótipo de carro de célula de combustível de hidrogênio (HFC). A empresa trouxe experiência em engenharia de pilha, incluindo montagem de pilha, integração de sistemas, software de controle, trem de força elétrico e outros componentes que permitirão o funcionamento do veículo com célula de combustível. A empresa acredita que a utilização da tecnologia de células de combustível de hidrogénio para gerar energia eléctrica reduzirá a emissão de gases nocivos que desempenharão um papel fundamental na mobilidade futura e que se espera que sejam comercialmente viáveis.

Além disso, em fevereiro de 2020, a Hyundai Motor Company expandiu a sua parceria com o Departamento de Energia dos EUA (DOE) e o seu apoio ao Programa DOE de Hidrogénio e Células de Combustível. A Hyundai fornecerá ao DOE cinco veículos elétricos de célula de combustível (FCEV) para avançar na pesquisa e desenvolvimento de tecnologias de célula de combustível como parte do acordo. Além disso, a empresa pretende abordar as barreiras técnicas e permitir tecnologias de hidrogénio e células de combustível em todas as aplicações e setores.  Espera-se que esses fatores impulsionem o mercado global de montagem de eletrodos de membrana durante o período de previsão.

FATORES DE CONDUÇÃO

Inovações tecnológicas aumentadas estimuladas por esquemas governamentais para impulsionar o crescimento do mercado

As células de combustível e os eletrolisadores são uma tecnologia viável e crucial para transformar sistemas de energia com maior eficiência e menos emissão de dióxido de carbono. Contudo, a disponibilidade de diferentes recursos e diferentes tecnologias aproximou-se da participação substancial dos países no desenvolvimento da tecnologia de células de combustível. Portanto, o governo apoiou várias tecnologias colaborativas para projectos de I&D e demonstração com programas de financiamento competitivos. Por exemplo, o governo alemão, juntamente com o sector industrial, formou uma aliança estratégica conhecida como Programa Nacional de Inovação Tecnológica de Hidrogénio e Células de Combustível (NIP) para apoiar o desenvolvimento de tecnologias de células de combustível e pode ser considerada a parte mais crucial do Roteiro alemão para células de combustível. A aliança trabalha para planear e delinear o quadro estratégico para um maior desenvolvimento de tecnologias de células de combustível em diferentes aplicações.

O Programa Nacional Interministerial de Inovação para a tecnologia de hidrogénio e células de combustível administrou cerca de 28,5 milhões de dólares em financiamento anual para a aplicação de mobilidade ao longo de dez anos. Além disso, o governo também trabalhou estrategicamente para estimular a melhoria da produção em massa e do desempenho na indústria das células de combustível.  Conseq         - entemente, um desenvolvimento significativo na tecnologia de células de combustível e iniciativas governamentais para o desenvolvimento tecnológico impulsiona o mercado global de montagem de eletrodos de membrana.

Iniciativas crescentes para células de combustível na indústria automotiva para apoiar o crescimento

A indústria automotiva contribui para as emissões globais, atribuindo a dependência dos combustíveis fósseis como fonte de energia primária. As iniciativas crescentes para emissões zero levaram os clientes a adotar veículos com emissões zero (ZEVs) ou veículos elétricos (VEs) , que começa como uma probabilidade para veículos elétricos com células de combustível, criando oportunidades para o mercado. Os fabricantes automóveis estão a fazer enormes investimentos no desenvolvimento de veículos eficientes e de alta potência, o que cria oportunidades significativas para a tecnologia de células de combustível. Devido a esse fator, as oportunidades de mercado poderiam ser significativamente aceleradas pela oferta diversificada de veículos e modelos por diversas montadoras e comprometendo o elevado volume de produção. 

Além do factor do lado da oferta, a crescente iniciativa governamental para soluções de energia limpa potencia o crescimento da tecnologia das células de combustível. Em Julho de 2020, a União Europeia impulsionou a estratégia do hidrogénio da UE para apoiar a energia limpa, aumentando o financiamento europeu e alocando aproximadamente 825 mil milhões de dólares e um plano de transição completo. A União Europeia também forneceu um guia detalhado sobre investimentos, criação de mercado, pesquisa e desenvolvimento, incentivando as indústrias a adotarem veículos energeticamente eficientes.

Políticas ambientais, como limites de emissões, têm iniciativas conhecidas para os fabricantes de automóveis investirem no desenvolvimento e produção de veículos limpos. Por exemplo, em Novembro de 2020, o Grupo Volvo e a Daimler Truck planearam desenvolver e produzir sistemas de células de combustível comercializados para camiões pesados ​​e outras aplicações como um passo inicial para o transporte sustentável. Espera-se que isso estimule o crescimento do mercado de montagem de eletrodos de membrana durante o período de previsão.

FATORES DE RESTRIÇÃO

Desafios de durabilidade associados às células de combustível que provavelmente impedirão o crescimento do mercado

A fabricação do MEA se correlaciona com o desempenho da pilha, pois é um componente chave da célula de combustível e dos eletrolisadores onde ocorrem as reações eletroquímicas. Foi reconhecido que defeitos, como maior resistência interfacial entre as camadas de catalisador ou rachaduras na camada de catalisador durante o processo de fabricação de MEAs, influenciam a degradação da pilha. Além da questão da degradação, o alto custo continua sendo outro grande desafio para o mercado.

Vários estudos e demonstrações foram realizados, resultando em degradação nas partidas e paradas frequentes, diminuindo a densidade máxima de potência ou ciclos de carga de potência quase aleatórios, o que confronta os problemas de durabilidade nas condições práticas de carga e dificulta a viabilidade comercial de tecnologia de célula de combustível.

Além disso, a umidificação do MEA causa menor condutividade e leva a um incremento de resistência no membrana e camada de catalisador, resultando na degradação química da membrana. Este mecanismo de degradação resulta no adelgaçamento da membrana e diminuição da resistência mecânica, causando perda de desempenho ou falha celular, o que pode prejudicar a demanda do produto. No entanto, várias pesquisas foram conduzidas para o desenvolvimento da identificação de falhas na tecnologia de células de combustível. Por exemplo, as metodologias FRA foram aplicadas à investigação e desenvolvimento de PEMFCs, que analisam os diferentes mecanismos de degradação que afectam o desempenho dos PEMFC. Além disso, a Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIS) foi usada para apoiar a otimização dos componentes.

SEGMENTAÇÃO

Por análise de componentes

Segmento de membranas crescerá em ritmo acelerado

Com base nos componentes, o mercado é segmentado em membranas, camadas de difusão de gases, gaxetas, entre outros.

Entre estes, o segmento de membranas foi responsável pela maior participação de mercado de montagem de eletrodos de membrana do mercado global em 2020. O componente de membrana atua como um isolante elétrico na montagem. O componente fornece forte estabilidade mecânica, química e eletroquímica em um ambiente hostil rico em produtos químicos em uma variedade de condições operacionais e também oferece longa vida útil, com baixa permeabilidade de reagentes.

Espera-se que o segmento de camadas de difusão de gás experimente um crescimento considerável durante o período de previsão, uma vez que essas camadas atuam como meios porosos para transportar o reagente do campo de fluxo e dispersá-lo uniformemente sobre os locais do catalisador. 

O outro segmento inclui componentes como tinta, lavagem com ácido, prensagem a quente e métodos de corte e assentamento.

Por análise de aplicação

An Infographic Representation of Membrane Electrode Assemblies MEA Market

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Segmento de célula de combustível de membrana de troca de prótons (PEMFC) responsável pela maior participação de mercado

Com base no usuário final, o mercado é categorizado em célula a combustível de membrana de troca de prótons (PEMFC), célula a combustível de metanol direto, eletrolisadores, entre outros.

O segmento de células a combustível de membrana de troca de prótons foi responsável pela maior parte do mercado em 2020. A célula a combustível de membrana de troca de prótons é amplamente utilizada em aplicações estacionárias para sistemas de energia e dispositivos portáteis. Além disso, muitos fabricantes usam células de combustível PEM em demonstrações de automóveis, ônibus e veículos comerciais.

O eletrolisador também é o segmento chave do mercado, pois é considerado uma das tecnologias mais confiáveis ​​para a produção de hidrogênio verde de forma não poluente e utiliza energia renovável como fonte elétrica. A aplicação produz hidrogênio diretamente no local e é comparativamente o método mais barato.

O outro segmento inclui aplicações como células de combustível de eletrólito polimérico, células de combustível alcalinas, células de combustível de ar de hidrogênio ou oxigênio e muito mais.

INFORMAÇÕES REGIONAIS

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O mercado foi analisado em cinco regiões principais, nomeadamente, América do Norte, Ásia-Pacífico, Europa e Resto do Mundo. 

A Ásia-Pacífico é a principal região do mercado global. Em termos de valor, a região detinha uma participação de 53,4% em 2020. Na Ásia-Pacífico, a crescente demanda por veículos elétricos, vários quadros para a promoção de energias renováveis ​​e deverão agregar o mercado de conjuntos de eletrodos de membrana devido à consideração geral de tecnologias de células de combustível e hidrogénio para atingir o objectivo. A Conferência de Comercialização de Células de Combustível do Japão (FCCJ), uma organização do setor privado, promoveu a tecnologia de células de combustível para criar um cenário de comercialização de FCEV e acumulou o número de FCEV em cerca de 2 milhões até 2025, cobrindo a maioria das cidades do Japão.

Prevê-se que a América do Norte cresça exponencialmente durante o período de previsão devido à introdução comercial da tecnologia de células de combustível e a investimentos substanciais no programa de pesquisa e desenvolvimento de célula de combustível tecnologias. A administração de tecnologias de células de combustível do Departamento de Energia dos EUA (DoE) estabeleceu metas para promover a ampla comercialização de tecnologias de células de combustível através do desenvolvimento tecnológico, demonstração e diversos esforços para superar desafios institucionais e de mercado. Além disso, vários estados estão a propor planos de acção para diminuir a pegada de carbono.

Na Europa, o foco no desenvolvimento de veículos com alta eficiência energética e na promoção da transpiração baseada em hidrogênio está agregando o mercado de conjuntos de eletrodos de membrana. As diversas iniciativas de órgãos governamentais chamaram a atenção para o desenvolvimento e comercialização de tecnologias de células de combustível. Por exemplo, o projeto GAIA financiado pela União Europeia (UE), que se concentra no desenvolvimento de MEAs automotivos de alta potência e alta densidade de corrente, tem como objetivo uma melhoria significativa nos projetos de MEAs que satisfaçam as metas de custo, durabilidade e operacionais estabelecidas por a célula de combustível. Além disso, o projeto incorpora OEMs, organizações líderes da indústria e de pesquisa, experiência em ciência e tecnologia de células de combustível para o desenvolvimento de MEAs de maior desempenho.

O Resto do Mundo detinha uma quota mínima de mercado em 2020. Vários países, como a África do Sul, o Dubai e o Brasil, demonstraram interesse significativo em testar e implantar FCEVs nos próximos anos. Além disso, os países também estão a investir substancialmente para desenvolver infraestruturas de hidrogénio e apoiar a transição na mobilidade geral. Por exemplo, em Fevereiro de 2021, a África do Sul espera começar a fabricar e comercializar tecnologias de células de combustível. O governo tem trabalhado com a análise da indústria do sector privado, o meio académico e vários parceiros para desenvolver tecnologia de células de combustível de hidrogénio e tecnologia de armazenamento de energia. Espera-se que esta deriva na energia do hidrogênio impulsione o mercado. Além disso, este trabalho também serve para estabelecer novos usos e um novo mercado para o grupo do metal platinado, que tem grande disponibilidade no país.

PRINCIPAIS ATORES DA INDÚSTRIA

Ballard Power Systems se concentrará na expansão de sua linha de produtos e utilizará seus canais para comercializar novos produtos

Atualmente, Ballard Power Systems, Johnson Matthey, BASF SE, W. L. Gore & Associates, Inc. e Plug Power Inc. são os principais players do mercado, respondendo por uma participação dominante em 2020. Iniciativas governamentais de apoio para a crescente indústria renovável e uma O número crescente de fusões e aquisições levou a uma intensa concorrência no mercado.

A Ballard Power Systems está envolvida no desenvolvimento e fornecimento de soluções inovadoras de células de combustível para mercados como automotivo, marítimo, ferroviário, manuseio de materiais e outros. O portfólio de produtos da empresa é categorizado em dois segmentos principais: produtos de energia com células de combustível e soluções tecnológicas.  A divisão de formulação e integração para montagem de membranas está incluída no desenvolvimento de produtos e fornece conhecimento e recursos que apoiam o avanço da tecnologia de células de combustível. A empresa opera três instalações em Burnaby, Canadá, que têm capacidade combinada de produzir um milhão de MEAs e pilhas de combustível anualmente. Por exemplo, em 28 de setembro de 2020, a Ballard Power Systems decidiu expandir sua capacidade de fabricação para produzir conjuntos de eletrodos de membrana em seis vezes em sua sede em Vancouver.

LISTA DAS PRINCIPAIS EMPRESAS PERFILADAS:

• Ballard Sistemas de Energia (Canadá)


• Johnson Matthey (Reino Unido)


• Sistemas de Energia Dinamarqueses (Dinamarca)


• BASF SE (Alemanha)


• W.L. Gore & Associates, Inc. (NÓS.)


• Giner Inc. (NÓS.)


• FuelCellsEtc (EUA)


• Células de Combustível IRD (Dinamarca)


• Greenerity GmBH (Alemanha)


• Plug Power Inc. (EUA)


• Hyplat (África do Sul)


• The Chemours Company (EUA)


• Sainergy (Geórgia)


• (Taiwan)


• Wuhan WUT Nova Energia Co., Ltd (China)


• Engenharia YuanBo Co., Ltd (China)

PRINCIPAIS DESENVOLVIMENTOS DA INDÚSTRIA:

• Janeiro de 2021 - Johnson Matthey e SFC Energy AG assinam um novo acordo multimilionário para o fornecimento de conjuntos de eletrodos de membrana (MEAs). A JM fornecerá pelo menos 400.000 conjuntos de eletrodos de membrana. O acordo terá início em fevereiro de 2021 e terá duração superior a três anos.


• Setembro de 2020 - A Ballard Power Systems decidiu expandir sua capacidade de fabricação para a produção de conjuntos de eletrodos de membrana (MEA) em seis vezes em sua sede em Vancouver, Canadá. A capacidade atualizada produz 6 milhões de MEAs anualmente, equivalente a aproximadamente 1,66 Gigawatts. A atualização da capacidade tornou as instalações de Ballard em Vancouver a maior unidade de produção de células de combustível em operação em todo o mundo para veículos comerciais.

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