プロトンセラミック燃料電池の市場規模、シェア、新型コロナウイルス感染症の影響分析、用途別（交通機関およびオフグリッド電力）および地域予測、2023年～2030年

世界のプロトンセラミック燃料電池市場規模は、2022 年に 6,021 万米ドルと評価されています。市場は、2023 年の 7,905 万米ドルから 2030 年までに 5 億 5,355 万米ドルに成長すると予測されており、予測期間中に 32.05% の CAGR を示します。

プロトン性セラミック燃料電池は、プロトン伝導性セラミック電解質を使用し、高温で動作します。これは固体酸化物型燃料電池の一種であり、より広範囲の燃料電池の一部です。この技術は電解質用のセラミック材料に基づいており、特に発展途上国でのさまざまなシナリオですぐに応用できます。重要なシステムに分散型ソリューションを提供し、緊急時に機器に電力を供給し、遠隔地でのエネルギーアクセスを強化します。水素および燃料電池技術は、効率、耐久性、信頼性、コスト削減の点で大幅な進歩を遂げました。プロトンセラミック燃料電池は可逆的に動作でき、水の電気分解を利用して水素を生成し、後で電気に変換することで再生可能エネルギーを貯蔵します。クリーンで持続可能なエネルギー ソリューションへの関心の高まりにより、市場は成長しています。

新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の影響

新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の急速な感染拡大により市場は大幅に減速

新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の世界的な蔓延は、ほぼすべての国にさまざまな段階で影響を与えました。パンデミック中に講じられた措置により、さまざまな産業で電力需要が大幅に減少し、電力構成の変化につながりました。ロックダウン措置により、産業界の電力需要が大幅に減少し、電力構成に影響を及ぼしています。再生可能エネルギーの出力は需要にほとんど影響を受けないため、電力需要の減少により電力供給に占める再生可能エネルギーの割合が上昇しました。石炭、ガスを含む他のすべての電源の需要が減少し、パンデミック中に原子力も減少しました。

プロトンセラミック燃料電池の開発に携わる多くの研究機関や企業は、パンデミックの間、研究開発活動を停止または制限する必要がありました。研究開発の取り組みが中断されたことで、技術革新や新しく改良された PCFC 技術の導入のペースが遅くなった可能性があります。世界的には、電力セクターを含むさまざまなセクターにわたる多数の事業所が設備投資を停止または削減しました。さらに、電力部門のサプライチェーンの混乱により、電力部門のさまざまな機器の製造が減速しました。

プロトンセラミック燃料電池市場動向

製品の機能を向上させるための研究開発活動の増加が市場の成長を促進する

プロトン セラミック燃料電池 (PCFC) は、従来のデバイスよりも高いエネルギー変換効率を実現する大きな可能性を秘めています。香港理工大学の専門家は、PCFC の記録破りの性能を達成する革新的な鉄ベースの正極材料を開発しました。これは、この有能な再生可能エネルギー技術の成長と商業化における大きな進歩を意味します。

燃料電池は、水素や補助燃料の化学エネルギーを利用してクリーンで効率的なエネルギー源で発電するように設計されており、エネルギー不足や気候変動に対処するために世界中で集中的に開発されています。 PCFC として知られる新しい技術が、プロトン伝導性セラミック電解質に基づいてこの分野で開発されました。さらに、これらのセルには、高効率、低汚染物質排出、メタン、バイオガス、アンモニアなどのさまざまなガスへの適応性などの利点があります。

これらは通常、オフグリッド発電などの分散型発電に使用されます。 PCFC は高温 (通常は 500°C 以上) で作動するため、低温の燃料電池よりも熱力学的効率が向上します。 PCFC は効率が高いため、熱電併給システムでの発電に適しており、廃熱およびコージェネレーション システムが他の産業プロセスの加熱に貢献できます。

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プロトンセラミック燃料電池市場の成長要因

効率の向上と化石燃料への依存度の低下が市場の成長を促進

エネルギーとして化石燃料の燃焼に社会が依存していることは、気候変動を緩和し、カーボンニュートラルで持続可能なエネルギー経済に移行する上で緊急の課題となっています。水素エネルギーの供給は、燃料電池を通じて化学エネルギーを電気エネルギーに変換し、持続可能でクリーンな将来の経済におけるエネルギーキャリアとして重要な役割を果たすことが期待されています。

燃料電池業界では、プロトン性セラミック燃料電池には固体酸化物燃料電池 (SOFC) などの従来の燃料電池からアップグレードする可能性があり、より効率的です。これは主に、低温および中間温度で効率的に動作する能力と、動作中のアノードでの非燃料希釈の性質によるものです。効率の向上とクリーン エネルギーの導入傾向により、予測期間中にプロトン セラミック ベースの燃料電池の需要が急増すると予想されます。

大手企業による多額の投資と継続的な取り組みにより、市場規模は大幅に拡大しました。たとえば、固体酸化物燃料電池 (SOFC) の開発および製造会社である Adaptive Energy (AE) は、100 ～ 350 W の電力出力範囲で信頼性が高く、堅牢でコスト効率の高い SOFC 製品を提供することに重点を置いています。同社は、軍用グレードの管状セラミック燃料電池技術を活用し、これらの燃料電池材料の最近の進歩とコロラド鉱山学校での製造を組み合わせることを目指しています。この取り組みは、リモート電源またはオフグリッド アプリケーション向けに、ポータブル、プロパン電源、中温、300We+ の燃料電池スタックを作成することを目的としています。

市場の成長を促進するプロトンセラミック燃料電池の柔軟性

PCFC は、クリーンで効率的なエネルギーを生成し、さまざまなアプリケーションに電力を供給します。燃料電池は、水素またはその他の燃料の化学エネルギーを使用してクリーンかつ効率的に電気を生成し、クリーン エネルギー源としての受け入れを促進します。 PCFC は通常、400 ～ 800 °C の中間温度範囲で動作し、より高い移動度およびより低いプロトンの活性化エネルギーという利点をもたらします。中間レベルでの操作により、燃料の柔軟性が得られます。さらに、単純な炭化水素を操作できる能力が好まれることが多く、水素を燃料として広く使用されています。

さらに、PCFC はさまざまな燃料源でも使用でき、プロトンセラミックベースの燃料電池の性能を向上させるための重要なパラメーターの 1 つとして機能します。

コロラド鉱山学校は、既存の燃料電池技術の実用的な商業代替品となるために必要な長期耐久性と柔軟性を備えた比較的新しいクラスの燃料電池を実証しました。研究者らは、水素、メタン、CNG (硫化水素の有無にかかわらず)、プロパン、n-ブタン、i-ブタン、イソオクタン、メタノール、エタノール、アンモニアの 11 種類の燃料をテストしました。テストでは、数千時間にわたる運転時間にわたって、燃料の種類を問わず優れた性能と優れた耐久性を実証しました。この画期的な進歩により、PCFC は高い耐久性と柔軟性を備えた重要なコンポーネントとして位置づけられます。これにより、遠隔地、地域、自然災害などの非常用発電機など、オフグリッドの場所でプロトンセラミックベースの燃料電池の採用が増加すると考えられます。

抑制要因

市場の成長を制限する効率的な代替燃料電池の利用可能性

プロトン交換膜燃料電池や固体酸化物燃料電池などの代替燃料電池技術は、プロトンセラミック燃料電池と比較して、長期間にわたって広範囲に研究、開発、商品化されてきました。これらの代替技術には、さまざまな最終用途産業にわたって応用実績があり、広く市場で受け入れられています。利用可能な燃料電池技術の利用可能性は、多くの場合、インフラストラクチャのサポートに対応しています。たとえば、一部の地域では、PCFC に必要な水素インフラが、高温燃料処理を伴う PCFC に必要なインフラよりも発達しています。

必要なインフラストラクチャの欠如は、PCFC が効果的に競争する上で課題を引き起こし、市場の成長を制限する可能性があります。インフラストラクチャの可用性と既存システムとの互換性は、プロトンセラミックタイプの燃料電池の普及を制限する上で重要な役割を果たします。 PCFC は追加のインフラストラクチャ投資や既存システムへの変更を必要とするため、潜在的なユーザーを思いとどまらせる可能性があります。さらに、PCFC は動作するためにより高い温度を必要とするため、特定の用途への適合性が制限されたり、追加の熱管理システムが必要になったりします。特定のアプリケーション要件により適した代替燃料電池技術が利用可能になると、市場の成長機会が制限される可能性があります。

プロトンセラミック燃料電池市場セグメンテーション分析

アプリケーション分析による

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PCFC の高い耐久性と効率によりオフグリッド電力が市場を支配

アプリケーションに基づいて、世界市場は輸送とオフグリッド電力に分類されます。オフグリッド電力セグメントは、プロトンセラミック燃料市場を支配しています。化石燃料に代わる配電や供給など、さまざまなオフグリッド導入が行われており、結果的に二酸化炭素排出量がゼロとなり、オフグリッド電力セグメントにプラスの影響を与えます。

オフグリッド電力とは、遠隔地、田舎、ネットワーク アクセス アプリケーションなど、従来の電力網に接続されていない地域での電力の生成と使用を指します。リソースが限られている、またはリソースが高価になる可能性があるオフグリッド アプリケーションでは、効率が非常に重要です。

地域に関する情報

この市場は、北米、ヨーロッパ、アジア太平洋、その他の世界に分割されています。

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北米は世界最大の市場シェアを保持しており、先進地域であるため、さまざまな研究機関があります。米国エネルギー省水素協会は、燃料電池の効率、耐久性、手頃な価格を向上させるために、燃料電池の研究開発に投資してきました。これらの投資はエネルギー省などの連邦機関を通じて行われます。ゼネラルモーターズは、グリーン水素による燃料電池のモーメントを利用しています。エネルギー省は、水素プログラムをクリーン エネルギー ポートフォリオの一部として説明しています。

欧州は、プロトンセラミック燃料電池市場で 2 番目に大きなシェアを占めています。これは、欧州地域がエネルギーおよび燃料電池源として水素を開発し、枯渇する天然ガスや石油資源に対する優れた代替手段を提供しているためです。化石燃料は希少かつ高価になり、気候に悪影響を与える CO2 排出にも貢献しています。水素は液体および気体の形で貯蔵できるため、エネルギーの放出を制御できます。化石燃料とは異なり、水素は環境汚染物質や気候に悪影響を与える排出物を生成しないクリーン エネルギー ソリューションです。

主要なプロトンセラミック燃料電池市場企業のリスト

市場の成長を促進するプロトンセラミック燃料電池に関連する多大な利点と応用

企業は現在、新しいプロトンセラミック燃料電池の開発を進めています。政府は、さまざまな資金プログラム、助成金、取り組みを通じて燃料電池の研究開発を支援してきました。水素および燃料電池技術オフィスは、最新のエネルギー サービスを提供する現在の燃料および技術の代わりに水素を使用するアプリケーションの開発に取り組んでいます。燃料電池のエネルギーは化学エネルギーを電気に直接変換し、副産物として純水と潜在的に有用な熱を生成します。市場のさまざまなプレーヤーが燃料電池車の導入による CO2 排出量の削減に注力しています。たとえば、2021 年には、G.M. Hydrotecおよび航空宇宙会社Liebnerrとの水素動力飛行コラボレーションを開始しました。 GMまた、トラックの燃料電池では Navistar と、機関車では Wabtec と協力しています。さらに、バッテリー式電気自動車のモバイル充電ステーションとして Hydrotec モジュールを使用しています。生成された水素は消費され、石油の精製、金属の処理、肥料の製造、食品の加工など、さまざまな業界で利用されます。

紹介されている主要企業のリスト:

• ボッシュ (ドイツ)


• エッジオートノミー（米国）


• SolydEra グループ (イタリア)


• セラミック パウダー テクノロジー AS (ノルウェー)


• 優れたテクニカル セラミックス (米国)


• Nexceris, LLC (米国)

主要な業界の発展:

• 2023 年 7 月: ボッシュは、水素バリューチェーン全体にわたる燃料電池パワーモジュールの量産を開始すると発表しました。この新しいテクノロジーは、製造と応用の準備が整っていました。ボッシュは、水素技術を通じて 2030 年までに約 78 億 5,000 万ドルの売上を生み出すという目標を掲げ、これらのシステムを中国とドイツで生産した最初の企業として先導しました。


• 2022 年 12 月: Solid Power は、BMW グループとのパートナーシップを強化し、共同開発契約を延長したと発表しました。 Solid Power は、ソリッド ステート セルにおけるソリッド パワーの設計と製造の専門知識に対する研究開発ライセンスを BMW グループに付与しました。


• 2022 年 11 月: Nexceris, LLC は、2022 年の年次メリットレビューおよびピア評価会議中の DOE 水素イベントで、高温電解スタックのコスト効率の高い製造に関する最新情報を提供しました。目標は、1 kW あたり 100 米ドルで高温電解スタックの製造を可能にすることでした。これは、1 キログラムあたり 1 米ドルで水素を製造するという DOE の Earth Shot 目標を達成するための重要な要件です。


• 2022 年 10 月: ボッシュは、HUB Security と共同でパイロット プロジェクトを開始し、SOFC テクノロジーを総合的なデータセンター ソリューションに統合し、サイバー セキュリティ、安全な IT ハードウェア、安全なデータセンター ソリューションに特化しました。ボッシュは、出力 100 kW の SOFC テクノロジーをすぐに使用できるプラグアンドプレイ システムとして提供でき、メガワット範囲まで柔軟にスケールアップできました。


• 2022 年 8 月: Edge Autonomy は、固体酸化物型燃料電池技術の大手メーカーである Adaptive Energy を買収しました。 Adaptive Energy は、低ワット エネルギー向け SOFC の主要プロバイダーであり、連邦政府機関や民間顧客がその革新的なソリューションを軍事、重要インフラ、輸送の最終市場に導入しています。 Adaptive Energy の軽量でエネルギー密度の高い SOFC は、10 年以上にわたって主要なテクノロジーとして Edge Autonomy の UAV プラットフォームにシームレスに統合されてきました。

レポートの対象範囲

レポートは市場の詳細な分析を提供し、主要企業、製品/サービス、アプリケーションなどの主要な側面に焦点を当てています。さらに、このレポートは市場動向に関する洞察を提供し、プロトン燃料電池の主要な業界の発展と分析に焦点を当てています。上記の要因に加えて、レポートには、近年の市場の成長に貢献したいくつかの要因が含まれています。

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