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2020-2022年中国汽车用蜂窝陶瓷载体市场空间走势预测[图]

2020年03月03日 13:20:33字号:T|T

    蜂窝陶瓷在诞生之初,应用于小型汽车的尾气净化上。虽然随着时代的发展,蜂窝陶瓷已经广泛的应用于化工、电力、冶金、石油、电子电器、机械等工业中,但是在汽车上的应用也在不断发展。目前汽车上的蜂窝陶瓷载体汽车蜂窝陶瓷载体从形状上可以分为颗粒状和整体式两类。

目前汽车上的蜂窝陶瓷载体汽车蜂窝陶瓷载体从形状上可分类

数据来源:公开资料整理

    金属合金载体蜂窝金属载体的主要特点为:具有高的几何比表面积;良好的加热启动性能;很高的机械强度。但是金属蜂窝陶瓷载体与涂层材料的膨胀系数差异较大,因此在使用过程中,温度差异使两者之问产生较大的应力,导致涂层脱落,催化剂的寿命大大缩短,费用较高。

    汽车尾气中主要的有害物质包括一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)、固体悬浮颗粒、铅等。通常减少汽车尾气有害物质排放的途径包括:开发清洁能源;提高机内净化效率,通过改善发动机性能提高燃油燃烧效率;提高机外净化效率,改进尾气后处理系统。

    从尾气催化处理原理来看,包括氧化催化和还原催化两类。氧化催化是指在富氧条件下,使没有充分燃烧的CO、HC、SOF(可溶性有机成分)转化为CO2和H2O,还原催化是指将尾气中的NOx还原成N2。基于反应原理的不同,衍生出不同的催化技术,包括TWC(三效催化器)、DOC(催化氧化转化)、SCR(选择性催化还原)、DPF(柴油颗粒捕集)、GPF(汽油颗粒捕集)、POC(颗粒氧化催化)、ASC(氨逃逸催化)、EGR(废气再循环)等处理装置。

    国六标准下,汽油车一般在排气管处加装TWC同时处理CO、HC、NOx,同时加装单独的GPF控制颗粒物排放。柴油车由于需要高温高压富氧条件燃烧,主要污染物以NOx、颗粒物居多,通常采用EGR+DOC+SCR+DPF+ASC串联或DOC+高效SCR+DPF+ASC串联路线。

国六直喷汽油车尾气后处理系统及国六柴油车尾气后处理系统示意图

数据来源:公开资料整理

    蜂窝陶瓷具有孔密度大、比表面积大;热膨胀系数低、热稳定性好;机械性能优异;抗腐蚀性好等优势,是最为常见的尾气处理催化器用催化剂载体,载体占催化器总成本的比例约为10%。蜂窝陶瓷具有孔密度大、比表面积大;热膨胀系数低、热稳定性好;机械性能优异;抗腐蚀性好等优势,是最为常见的尾气处理催化器用催化剂载体,载体占催化器总成本的比例约为10%。

    在载体表面涂覆多孔性物质涂层、助剂以及贵金属活性组分,涂覆完成的催化剂由封装厂进行封装,供主机厂、整车厂使用。其中,多孔性物质涂层可进一步提高活性组分负载比表面积,常见的涂层材料包括活性氧化铝、分子筛等。助剂有助于促进贵金属的分散,提高活性成分催化活性,增强催化剂抗毒能力,稀土金属氧化物是最常见的一类催化剂助剂,氧化铈或铈锆固溶体在催化剂中应用广泛。

    具体来看,TWC催化剂:采用铂铑钯三种活性组分同时处理HC、CO、NOx,以氧化铝作为分散载体,以铈锆固溶体作为助剂提高活性组分活性、增强抗毒能力。DOC催化剂:用于柴油车氧化催化,活性组分仅需铂、钯单独或配合使用。SCR催化剂:用于柴油车NOx还原处理,目前应用较多的催化剂包括包括V2O5-WO3/TiO2催化剂,以及负载Cu或Fe的分子筛催化剂。ASC催化剂:用于氧化SCR处理过程中逸出的NH3,典型的ASC催化剂包括顶部催化剂层(包含常规SCR催化剂)和底部催化剂层(氨氧化催化剂,例如铂/钯氧化铝)。GPF、DPF催化剂:用于汽油车、柴油车悬浮颗粒物捕集,一般选用壁流式蜂窝陶瓷作为载体,尾气通过蜂窝陶瓷壁毛细孔道实现颗粒物过滤。多数GPF、DPF仍需要涂覆铂/钯-氧化铝涂层,以实现碳烟颗粒氧化,延长清洗再升周期。

    基于历史原因,我国柴油机国产化程度较高,潍柴、玉柴、江铃、云内动力、锡柴等自主品牌占据了大部分市场,也为汽车催化材料国产化提供了良好环境。柴油车用SCR、DOC、DPF蜂窝陶瓷体积较大,壁厚相对较厚,对薄壁化要求相对较低,但对挤出成型和烧结工艺均匀性要求较高,国内蜂窝陶瓷企业在柴油车蜂窝陶瓷领域与国外企业技术差异较小。主要的蜂窝陶瓷企业一般已与下游一家或多家主机厂商形成长期稳定合作,在柴油车蜂窝陶瓷领域渗透率相对较高。预计随着国六标准推行,国产材料厂商有望凭借成本优势和客户优势在柴油车用蜂窝陶瓷领域获得快速增长。

2019年上半年国内车用柴油机市场份额情况

数据来源:公开资料整理

    国内汽油车领域,蜂窝陶瓷市场仍以国外企业为主,国外厂商市占率约70%,国产蜂窝陶瓷仅在自主品牌车企中有所应用。蜂窝陶瓷生产企业主要通过威孚环保、中自环保等催化器厂商导入下游国产车企,同时积极切入巴斯夫、庄信万丰、优美科等巨头催化器厂商供应链。目前国内乘用车自主品牌销量占比维持在40%左右,仍然保持一定韧性,预计随着国六标准对GPF的需求激增,国内材料企业在汽油车用蜂窝陶瓷领域也将迎来重磅机遇。

    智研咨询发布的《2020-2026年中国汽车用蜂窝陶瓷载体行业市场消费调查及投资前景趋势分析报告》显示:国五标准下,汽油车单车使用载体量约为1.5L,柴油车约为15L,以2019年汽油车2121万台产量、柴油车295万台产量测算,在中性条件假设下,2019年汽车尾气催化器载体需求量约为8140万升;而到国六标准下,汽油车需加装GPF,体积增加约一倍,对催化剂载体需求提升至3升/台,柴油车加装DOC、DPF、ASC,对催化剂载体需求提升至25升/台,若以2312万台汽油车(2015-2019年平均产量)和289万台柴油车(2015-2019年平均产量)测算,在中性条件假设下,2022年我国汽车工业对尾气催化剂载体的需求量将达到14017万升。

2020-2022年中国汽油车产量走势预测

数据来源:公开资料整理

2020-2022年中国汽油车蜂窝陶瓷载体单耗走势预测

数据来源:公开资料整理

2020-2022年中国汽油车国六执行率走势预测

数据来源:公开资料整理

2020-2022年中国汽油车蜂窝陶瓷载体需求量走势预测

数据来源:公开资料整理

2020-2022年中国柴油车产量走势预测

数据来源:公开资料整理

2020-2022年中国柴油车国六执行率走势预测

数据来源:公开资料整理

2020-2022年中国柴油车蜂窝陶瓷载体需求量走势预测

数据来源:公开资料整理

2020-2022年中国汽车蜂窝陶瓷载体总需求量走势预测

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2020-2022年中国汽车蜂窝陶瓷载体市场空间走势预测

数据来源:公开资料整理

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