Tamaño del mercado del ensamblaje del electrodo de membrana, análisis de participación e industria, por componentes (membranas, capas de difusión de gas, juntas y otros), y por aplicación (celdas de combustible de membrana de protección (PEMFC), celdas de combustible de metanol directo (DMFC), electrolizadores y otros) y pronósticos regionales, 2021-2028

Se proyecta que el mercado global de ensamblaje del electrodo de membrana (MEA) crecerá de USD 0.42 mil millones en 2021 a USD 1.70 mil millones para 2028, lo que refleja una tasa compuesta anual de 22.1%. Este crecimiento está respaldado por regulaciones ambientales más estrictas, un mayor respaldo del gobierno para tecnologías de hidrógeno y la creciente adopción de energía limpia y vehículos eléctricos. Asia Pacific surge como el mercado regional líder, seguido por América del Norte y Europa. La América del Norte dominó el mercado de ensamblaje de electrodos de membrana con una participación de 0.52% en 2020. Se proyecta que el mercado de ensamblaje de electrodos de membrana en los EE. UU. Crecerá significativamente, alcanzando un valor estimado de USD 435.91 millones en 2032.

El informe de investigación de mercado de Membrana Membrane Electrodo (MEA) proporciona información procesable para empresas, inversores y partes interesadas. El informe ofrece una segmentación detallada por componentes y aplicaciones, identificando áreas clave de crecimiento. También proporciona el impacto de Covid-19, incluidas las interrupciones y las tendencias, y presenta perfiles de los principales actores de la industria.

El impacto global de Covid-19 ha sido sin precedentes y asombroso, con un ensamblaje de electrodos de membrana que presenció un impacto negativo en la demanda en todas las regiones en medio de la pandemia. Según nuestro análisis, el mercado global exhibió un menor crecimiento del 12.3% en 2020 en comparación con el crecimiento promedio interanual durante 2017-2019. El aumento en la CAGR es atribuible a la demanda y el crecimiento de este mercado, volviendo a los niveles pre-pandémicos una vez que termina la pandemia.

El conjunto del electrodo de membrana proporciona sitios para reacciones químicas que ocurren dentro de una celda de combustible para convertir el combustible en energía eléctrica utilizable. El ensamblaje incluye una capa de difusión de gas, membrana de 5 capas y membranas de 3 capas, juntas o componentes de sellado. Estos componentes se fabrican individualmente y luego se presionan a altas temperaturas y presiones y están en forma de pilas. El rendimiento y la estabilidad de las celdas de combustible dependen en gran medida del método de preparación de los componentes de ensamblaje.

El conjunto del electrodo de membrana sirve a varias aplicaciones comoelectrolizado, celdas de combustible de electrones de protones, celdas de combustible de aire de hidrógeno u oxígeno, celdas de combustible de metanol directo y otras. El creciente enfoque en adaptar la energía limpia y reducir las emisiones de CO2 ha impulsado la comercialización de los conjuntos de electrodos de membrana.

Oportunidades de inversión limitadas en medio de Covid-19 para impedir el crecimiento del mercado

Una emergencia global como el coronavirus o la pandemia Covid-19 ha abollado significativamente varias operaciones comerciales e industriales en todo el mundo. Las secuelas de esta crisis también han dejado las economías de varios países de rápido crecimiento en la agitación. Casi todas las naciones de todo el mundo han observado un fuerte aumento en el número de la población afectada desde el comienzo del año en curso. La falta de disponibilidad de cualquier cura o vacuna para la infección viral durante las etapas iniciales ha llevado a muchos profesionales y jugadores de la industria a introducir varias medidas de combate para mitigar el impacto continuamente. Además, las implicaciones de la crisis de la pandemia han revelado diferentes tipos de problemas, como la escasez de personal operativo, los déficits en los ingresos operativos, el cierre de varias plantas, los comercios globales restringidos y muchos más, especificados por su naturaleza de las operaciones.

En consecuencia, el mercado global también se ha visto moderadamente afectado por el resultado de esta situación sin precedentes, ya que varios países han experimentado una pérdida considerable en la fuerza laboral total en los diversos sectores. La falta de disponibilidad de la fuerza laboral calificada, junto con las paradas de plantas de fabricación de larga duración, ha resultado en una producción limitada de celdas de combustible y electrolizeros, lo que obstaculiza el crecimiento de la industria. Por ejemplo, en junio de 2020, la Agencia Internacional de Energía (IEA) declaró que el hidrógenovehículos de pila de combustibleobservó un impulso significativo antes de la crisis Covid-19 en 2019 y principios de la década de 2020. Sin embargo, los desarrollos en toda la industria ahora son susceptibles debido a una demostración poco impresionante de tecnologías junto con interrupciones en los plazos de los proyectos de producción de baja carbono.

Los principales países productores de energía renovables y fósiles, como China y Estados Unidos, han tomado severas medidas para impedir el crecimiento del nuevo coronavirus. Varios gobiernos en todas las regiones han presentado planes de acción estrictos para contener la propagación de la infección. Por ejemplo, en marzo de 2020, diferentes administraciones estatales en los EE. UU. Anunciaron un protocolo de bloqueo que afecta a varios procedimientos residenciales, comerciales e industriales. Durante el mes, diferentes ciudades y estados, incluidos San Francisco, California, Nueva York, Illinois, Connecticut, Nueva Jersey, Louisiana y muchos más, implementaron órdenes que se quedan en casa para limitar la exposición de la población al virus.

Últimas tendencias

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El aumento de las iniciativas de reducción de la emisión nociva está impulsando el crecimiento del mercado

La imposición de varios estándares internacionales para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero ha dirigido la atención de varios fabricantes de automóviles a nuevas tecnologías relacionadas con vehículos eléctricos, híbridos o celdas de combustible. Como resultado, varios fabricantes están desarrollando nuevas tecnologías ecológicas para el sector automotriz. Por ejemplo, en octubre de 2020, el Consejo de Investigación Científica e Industrial (CISR) y KPIT Industry ha desarrollado con éxito una pila de celdas de combustible LT-PEMFC de grado automotriz y realizó con éxito su rastro en un automóvil prototipo de celda de combustible de hidrógeno (HFC). La compañía ha aportado experiencia en ingeniería de pila, que incluye un ensamblaje de pila, integración del sistema, software de control, tren motriz eléctrico y otros componentes que permitirán correr el vehículo de celdas de combustible. La compañía cree que el uso de la tecnología de celdas de combustible de hidrógeno para generar energía eléctrica reducirá la emisión de gas nocivo que desempeñará un papel clave en la movilidad futura y se espera que sea comercialmente viable.

Además, en febrero de 2020, Hyundai Motor Company ha ampliado su asociación con el Departamento de Energía de los EE. UU. (DOE) y su apoyo al programa DOE Hydrogen and Fuel Celellas de combustible. Hyundai proporcionará al DOE cinco vehículos eléctricos de celdas de combustible (FCEV) para avanzar en la investigación y el desarrollo de tecnologías de celdas de combustible como parte del acuerdo. Además, la compañía tiene como objetivo abordar las barreras técnicas y permitir tecnologías de hidrógeno y celdas de combustible en aplicaciones y sectores.  Se espera que estos factores impulsen el mercado global de ensamblaje de electrodos de membrana durante el período de pronóstico.

Factores de conducción

Innovaciones tecnológicas aumentadas avivadas por los esquemas gubernamentales para impulsar el crecimiento del mercado

Las celdas de combustible y los electrolizeros son una tecnología viable y crucial para transformar sistemas de energía con mayor eficiencia y menos emisión de dióxido de carbono. Sin embargo, la disponibilidad de diferentes recursos y diferentes tecnologías ha abordado la participación sustancial de los países en el desarrollo de la tecnología de celdas de combustible. Por lo tanto, el gobierno ha apoyado varias tecnologías de colaboración para los proyectos de I + D y demostración con programas de financiación competitivos. Por ejemplo, el gobierno alemán, junto con el sector industrial, ha formado una alianza estratégica conocida como el Programa Nacional de Innovación de Tecnología de Hidrógeno y Fuel Cell (NIP) para apoyar el desarrollo de tecnologías de celdas de combustible y puede considerarse la parte más crucial de la hoja de ruta alemana para las celdas de combustible. La Alianza trabaja para planificar y describir el marco estratégico para un mayor desarrollo en tecnologías de celdas de combustible en diferentes aplicaciones.

El Programa Nacional de Innovación Nacional de Ministerial para la Tecnología de Hidrógeno y Fuel Cell ha administrado alrededor de USD 28.5 millones en fondos anuales para la aplicación de movilidad durante diez años de duración. Además, el gobierno también ha trabajado estratégicamente para estimular la mejora en la producción en masa y el rendimiento en la industria del combustible.  Por lo tanto, un desarrollo significativo en tecnología de celdas de combustible y iniciativas gubernamentales para el desarrollo tecnológico impulsan el mercado global de ensamblaje de electrodos de membrana.

Iniciativa creciente para la celda de combustible en la industria automotriz para apoyar el crecimiento

La industria automotriz contribuye a las emisiones globales, atribuyendo la dependencia del combustible fósil como una fuente de energía primaria. Las iniciativas crecientes para emisiones cero han inclinado a los clientes a adoptar vehículos de cero emisiones (ZEV) oVehículos eléctricos (EV), que comienzan como una probabilidad de vehículos eléctricos de celdas de combustible, creando oportunidades para el mercado. Los fabricantes de automóviles están realizando grandes inversiones para desarrollar vehículos eficientes y de alta potencia, lo que crea oportunidades significativas para la tecnología de celdas de combustible. Debido a este factor, las oportunidades de mercado podrían acelerarse significativamente por el suministro diverso de vehículos y modelos por varios fabricantes de automóviles y cometer el alto volumen de producción. 

Además del factor del lado de la oferta, la creciente iniciativa gubernamental para soluciones de energía limpia potencia el crecimiento de la tecnología de las celdas de combustible. En julio de 2020, la Unión Europea impulsó la estrategia de hidrógeno de la UE para apoyar la energía limpia al aumentar la financiación europea y asignar aproximadamente USD 825 mil millones y un plan de transición completo. La Unión Europea también ha proporcionado una guía detallada sobre las inversiones, la creación del mercado, la investigación y el desarrollo, alentando a las industrias a adoptar vehículos de eficiencia energética.

Las políticas ambientales, como los límites de emisión, tienen iniciativas conocidas para que los fabricantes de automóviles inviertan en desarrollo y producción de vehículos limpios. Por ejemplo, en noviembre de 2020, Volvo Group y Daimler Truck han planeado desarrollar y producir sistemas comercializados de celdas de combustible para camiones de servicio pesado y otras aplicaciones como un paso inicial para el transporte sostenible. Se espera que esto estimule el crecimiento del mercado del ensamblaje del electrodo de membrana durante el período de pronóstico.

Factores de restricción

Desafíos de durabilidad asociados con las celdas de combustible que probablemente obstaculice el crecimiento del mercado

La fabricación del MEA se correlaciona con el rendimiento de la pila, ya que es un componente clave de la celda de combustible y los electrolizeros donde se producen reacciones electroquímicas. Se ha reconocido que los defectos, como una mayor resistencia interfacial entre las capas de catalizador o la grieta en la capa de catalizador durante el proceso de fabricación de medidas, influyen en la degradación de la pila. Además del problema de degradación, el alto costo sigue siendo otro desafío importante para el mercado.

Se han llevado a cabo varios estudios y manifestaciones, lo que resulta en la degradación en el arranque y el cierre frecuentes, disminuyendo la máxima densidad de potencia o el ciclo de carga de potencia casi aleatoria, lo que enfrenta los problemas de durabilidad en las condiciones prácticas de carga y obstaculiza la viabilidad comercial de la tecnología de las celdas de combustible.

Además, la humidificación del MEA provoca una menor conductividad y conduce a un incremento de resistencia en elmembranay capa de catalizador, lo que resulta en la degradación química de la membrana. Este mecanismo de degradación da como resultado el adelgazamiento de la membrana y la disminución de la resistencia mecánica, causando pérdida de rendimiento o falla celular, lo que puede obstaculizar la demanda del producto. Sin embargo, se han impulsado varias investigaciones para desarrollar la identificación de fallas en la tecnología de pilas de combustible. Por ejemplo, las metodologías FRA se han aplicado a la investigación y desarrollo de PEMFC, que analizan los diferentes mecanismos de degradación que afectan el rendimiento de PEMFC. Además, se utilizó la espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) para soportar la optimización de los componentes.

SEGMENTACIÓN

Por análisis de componentes

Segmento de membranas para crecer a un ritmo alto

Según los componentes, el mercado se segmenta en membranas, capas de difusión de gas, juntas y otros.

Entre estos, el segmento de membranas representó la principal cuota de mercado del ensamblaje de electrodos de membrana del mercado global en 2020. El componente de membrana actúa como un aislante eléctrico en el ensamblaje. El componente proporciona una fuerte estabilidad mecánica, química y electroquímica en un entorno rico en productos químicos duros en una variedad de condiciones de funcionamiento y también ofrece una larga vida útil, con baja permeabilidad reactiva.

Se espera que el segmento de capas de difusión de gas experimente un crecimiento considerable durante el período de pronóstico, ya que estas capas actúan como medios porosos para transportar el reactivo desde el campo de flujo y dispersarlo uniformemente sobre los sitios de catalizador. 

El segmento otros incluye componentes como tinta, lavado de ácido, prensado en caliente y métodos de corte y sesión.

Por análisis de la aplicación

An Infographic Representation of Membrane Electrode Assemblies MEA Market

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El segmento de celda de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC) segmentó que se contabilizó la mayor participación de mercado

Según el usuario final, el mercado se clasifica en una celda de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC), una celda de combustible de metanol directa, electrolizeros y otros.

El segmento de celdas de combustible de membrana de intercambio de protones representó la mayor participación en el mercado en 2020. La celda de combustible de membrana de intercambio de protones se usa ampliamente en aplicaciones estacionarias para sistemas de energía y dispositivos portátiles. Además, muchos fabricantes usan celdas de combustible PEM en automóviles, autobuses, demostración de vehículos comerciales.

El Electrolyzer también es el segmento clave del mercado, ya que se considera una de las tecnologías más confiables para producir hidrógeno verde de una manera no contaminante y utiliza energía renovable como fuente eléctrica. La aplicación produce hidrógeno directamente en la ubicación y es relativamente el método más barato.

El segmento otros incluye aplicaciones como celdas de combustible de electrolitos de polímeros, celdas de combustible alcalina, celdas de combustible de aire de hidrógeno u oxígeno y muchas más.

Ideas regionales

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El mercado ha sido analizado en cinco regiones clave, a saber, América del Norte, Asia Pacífico, Europa y el resto del mundo. 

Asia Pacific es la región principal en el mercado global. En términos de valor, la región tuvo una participación de 53.4% ​​en 2020. En Asia Pacífico, la creciente demanda de vehículos eléctricos, varios marcos para promover la energía renovable y se espera que agregue el mercado de ensamblajes de electrodos de membrana debido a la consideración general de las celdas de combustible y las tecnologías de hidrógeno para lograr el objetivo. La Conferencia de Comercialización de Fuel Cells de Japón (FCCJ), una organización del sector privado, ha promovido la tecnología de celdas de combustible para crear un escenario de comercialización de FCEV y acumuló el número de FCEV para ser de alrededor de 2 millones para 2025, cubriendo la mayoría de las ciudades en Japón en Japón.

Se prevé que América del Norte crecerá exponencialmente durante el período de pronóstico debido a la introducción comercial de la tecnología de las celdas de combustible y las inversiones sustanciales en el programa de investigación y desarrollo depila de combustibletecnologías. La Administración del Departamento de Energía de las Celadas de Combustible de los Estados Unidos (DOE) ha establecido objetivos para promover la comercialización generalizada de las tecnologías de celdas de combustible a través del desarrollo tecnológico, la demostración y diversos esfuerzos para superar los desafíos institucionales y del mercado. Además, varios estados están planteando planes de acción para disminuir la huella de carbono.

En Europa, el enfoque en desarrollar vehículos de alto eficiente en la potencia y promover la transpiración basada en hidrógeno está agregando el mercado de ensamblajes de electrodos de membrana. Las diversas iniciativas de los organismos gubernamentales han comprometido el desarrollo y comercialización de tecnologías de celdas de combustible. Por ejemplo, el proyecto GAIA financiado por la Unión Europea (UE), que se centra en desarrollar una alta potencia y alta densidad de densidad automotriz, tiene el objetivo de una mejora significativa para los diseños de medidas que satisfacen el costo, la durabilidad y los objetivos operativos establecidos por la celda de combustible. Además, el proyecto incorpora OEM, organizaciones líderes de la industria y la investigación, experiencia en ciencia y tecnología de celdas de combustible para desarrollar una medida de mayor rendimiento.

El resto del mundo tuvo una participación mínima del mercado en 2020. Varios países, como Sudáfrica, Dubai y Brasil, han mostrado un interés significativo en las pruebas y la implementación de FCEV en los próximos años. Además, los países también están invirtiendo sustancialmente para desarrollar infraestructura de hidrógeno y apoyar la transición en la movilidad general. Por ejemplo, en febrero de 2021, Sudáfrica ha esperado comenzar a fabricar y comercializar tecnologías de celdas de combustible. El gobierno ha estado trabajando con el análisis de la industria del sector privado, la academia y varios socios para desarrollar tecnología de celdas de combustible de hidrógeno y tecnología de almacenamiento de energía. Se espera que esta deriva en la energía de hidrógeno impulse el mercado. Además, este trabajo también sirve al establecimiento de nuevos usos y un nuevo mercado para el Grupo de Metal Platinum, que tiene una gran disponibilidad en el país.

Actores clave de la industria

Ballard Power Systems para centrarse en expandir su línea de productos y utilizar sus canales para comercializar nuevos productos

Actualmente, Ballard Power Systems, Johnson Matthey, BASF SE, W. L. Gore & Associates, Inc. y Plug Power Inc. son los actores clave en el mercado, que representan una participación dominante en 2020. Iniciativas gubernamentales de apoyo para la creciente industria renovable y un número creciente de fusiones y adquisiciones han llevado a una competencia intensa en el mercado.

Ballard Power Systems se dedica al desarrollo y un proveedor de soluciones innovadoras de celdas de combustible para mercados como automotriz, marino, ferrocarril, manejo de materiales y otros. La cartera de productos de la compañía se clasifica en dos segmentos principales: productos de potencia de celdas de combustible y soluciones tecnológicas.  La división de formulación e integración para el ensamblaje de membranas se encuentra bajo el desarrollo del producto y proporciona experiencia y recursos que respaldan la tecnología de celdas de combustible avanzadas. La compañía opera tres instalaciones en Burnaby, Canadá, que tienen una capacidad combinada de producir un millón de pilas de medidas y combustible anualmente. Por ejemplo, el 28 de septiembre de 2020, Ballard Power Systems decidió expandir su capacidad de fabricación para producir conjuntos de electrodos de membrana en seis veces en su instalación de la sede en Vancouver.

Lista de empresas clave perfiladas:

• Sistemas de energía de Ballard(Canadá)
• Johnson Matthey (Reino Unido)
• Sistemas de energía danés (Dinamarca)
• BASF SE (Alemania)
• W.L. Gore & Associates, Inc.(A NOSOTROS.)
• Giner Inc.(A NOSOTROS.)
• FuelcellSetc (EE. UU.)
• Celdas de combustible IRD (Dinamarca)
• Greenerity GmbH (Alemania)
• Plug Power Inc. (EE. UU.)
• Hyplat (Sudáfrica)
• The Chemours Company (EE. UU.)
• Sainergy (Georgia)
• Yangtze Energy Technologies, Inc. (Taiwán)
• Wuhan Wut New Energy Co., Ltd (China)
• Yuanbo Engineering Co., Ltd (China)

Desarrollos clave de la industria:

• Enero de 2021 -Johnson Matthey y SFC Energy AG firman un nuevo acuerdo multimillonario para el suministro de conjuntos de electrodos de membrana (MED). JM suministrará al menos 400,000 conjuntos de electrodos de membrana. El acuerdo comienza en febrero de 2021 por una duración de más de tres años.
• Septiembre de 2020 -Ballard Power Systems decidió expandir su capacidad de fabricación para la producción de conjuntos de electrodos de membrana (MEA) en seis veces en su instalación de la sede en Vancouver, Canadá. La capacidad actualizada produce 6 millones de medidas anualmente, equivalente a aproximadamente 1.66 gigavatios. La actualización de la capacidad ha convertido a las instalaciones de Ballard en Vancouver en la mayor unidad de producción de celdas de combustible que opera en todo el mundo para vehículos comerciales.

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