【行業(yè)觀點(diǎn)】展望2023年:銥的回收和節(jié)約

發(fā)表時(shí)間:2022-11-21 09:33

文章來源:Pemedianetwork | 翻譯:世界鉑金投資協(xié)會(huì)


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銥主要是作為鉑金或鎳礦開采的次要副產(chǎn)品生產(chǎn)的。

盡管銥供應(yīng)的短缺引發(fā)了人們對質(zhì)子交換膜(PEM)電解槽擴(kuò)張受限的擔(dān)憂,但在其他行業(yè)中,回收這種金屬并進(jìn)行二次利用的做法已經(jīng)非常普遍。
越來越多的支持和投資在助力高速發(fā)展的氫工業(yè)。英國的低碳?xì)洚a(chǎn)能已經(jīng)從5吉瓦翻倍增加到2030年的10吉瓦。今年9月,歐盟委員會(huì)主席Ursula von der Leyen在其年度國情咨文中宣布了"氫氣銀行"的計(jì)劃,該計(jì)劃將能夠投資30億歐元(31億美元)以彌補(bǔ)氫能發(fā)展投資缺口,連接未來的供需。
質(zhì)子交換膜(PEM)電解是一種用于生產(chǎn)電解氫或"綠色"氫的技術(shù)。質(zhì)子交換膜電解槽的核心是使用催化劑涂層膜(CCMs),在電流的作用下將水分解成氧和氫。為了使反應(yīng)發(fā)生,陽極使用了銥基催化劑,而陰極使用了鉑基催化劑。這些鉑族金屬(PGMs)因其在電解槽系統(tǒng)中的活性和穩(wěn)定性而成為理想選擇。目前還沒有合適的替代物能夠在質(zhì)子交換膜(PEM)電池的高壓、酸性條件下可靠地工作。
鉑族金屬(尤其是銥)的關(guān)鍵作用引發(fā)了人們對供應(yīng)前景的擔(dān)憂,以及是否有足夠的銥來支持質(zhì)子交換膜產(chǎn)能的充分?jǐn)U大以生產(chǎn)電解氫。一些評論家認(rèn)為銥的需求量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了供應(yīng)量,還將銥的供應(yīng)描繪成一個(gè)不可逾越的挑戰(zhàn)。然而,這些擔(dān)憂是錯(cuò)誤的。如果我們能有效地使用原材料并進(jìn)行回收,我們就能在現(xiàn)有的供應(yīng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)產(chǎn)能的增長。
破解銥的謬論
與其他大宗商品相比,銥的市場規(guī)模非常小,因此人們對其供應(yīng)動(dòng)態(tài)不甚了解也就不足為奇了。在南部非洲,特別是南非和津巴布韋,銥主要是作為鉑金開采的次級副產(chǎn)品生產(chǎn)的,這兩個(gè)國家每年開采的銥占全球銥開采量的95%。這些南部非洲的業(yè)務(wù)由大型且聲譽(yù)良好的上市公司擁有。剩下5%左右的銥主要是俄羅斯和加拿大的鎳礦開采的微量副產(chǎn)品。沒有礦商會(huì)單獨(dú)開采銥,但只要在開采鉑金,就會(huì)繼續(xù)生產(chǎn)銥。
圍繞銥的主要謬論是,沒有足夠的銥來支持質(zhì)子交換膜(PEM)電解技術(shù)的發(fā)展,但這是在假設(shè)銥的使用強(qiáng)度不會(huì)改變的情況下提出的。如果聚焦目前的技術(shù),每吉瓦電解槽容量大約需要400公斤的銥。為了在實(shí)現(xiàn)凈零目標(biāo)方面取得足夠的進(jìn)展,全球首席執(zhí)行官領(lǐng)導(dǎo)的氫能委員會(huì)預(yù)計(jì),假設(shè)質(zhì)子交換膜的市場份額為40個(gè)百分點(diǎn),到2030年質(zhì)子交換膜(PEM)的產(chǎn)能將需要增加到約80-100吉瓦。如果我們將目前的技術(shù)用于所有這些產(chǎn)能,在未來八年內(nèi)我們將需要30-40噸銥??紤]到每年只有7-8噸的銥被開采利用,這是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的要求,更不用說與其他行業(yè)爭奪這種金屬的可能性。到2040年和2050年,進(jìn)一步提高產(chǎn)能達(dá)到所需的水平可能會(huì)顯得難以實(shí)現(xiàn)。
這些預(yù)測是錯(cuò)誤的,因?yàn)樗鼈儧]有考慮到節(jié)約利用,即減少每吉瓦產(chǎn)能所需的銥的數(shù)量;也沒考慮到回收利用,對于使用鉑族金屬的相對較新的技術(shù)來說,這兩種情況都是必然的。迄今為止,我們在其他使用鉑族金屬的技術(shù)中看到了這種趨勢。例如,在汽油和柴油車的催化轉(zhuǎn)化器中使用鉑族金屬一直是可持續(xù)的,但只有在金屬使用效率大大提高和回收利用的情況下才能持續(xù),這是由這些金屬的價(jià)值所驅(qū)動(dòng)的。
批評者認(rèn)為,銥不能被回收利用,因?yàn)楹苌儆谢厥盏幕虼渭壍你灡煌嘶氐绞袌錾铣鍪?。但是,相?dāng)數(shù)量的銥經(jīng)常被回收利用。在我們稱之為"閉環(huán)"的回收過程中,這種金屬通常在同一應(yīng)用中被重復(fù)使用。市場上看不到這種回收,因?yàn)榻饘賰r(jià)值仍歸原始所有者所有,但它顯著減少了這些行業(yè)需要購買的原生銥的數(shù)量。莊信萬豐(Johnson Matthey)是世界上最大的次級鉑族金屬回收商,擅長高效回收和提煉包括銥在內(nèi)的鉑族金屬,使其達(dá)到高純度,從而可以實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用。我們將繼續(xù)投資于該領(lǐng)域的研究和技術(shù)。
為了盡可能地延長銥的用途,我們需要節(jié)約使用這一金屬。這將使我們能夠最大限度地利用每克銥并重復(fù)使用,從而獲得最大的收益。節(jié)約需要?jiǎng)?chuàng)新,特別是在配制更有效的催化劑、更有效的薄膜以及調(diào)整它們組裝成催化劑涂層膜(CCMs)的方式方面。例如,如果每吉瓦所需的銥減少75%,這將意味著到2030年只需要8-10噸銥就能完成目標(biāo)水平的質(zhì)子交換膜產(chǎn)能,從現(xiàn)在到2030年約能達(dá)到10-20%的供應(yīng)量。毫無疑問,我們的目標(biāo)是盡可能多地減少這一數(shù)量級。如果催化劑涂層膜(CCMs)的效率也得到提高,不僅每吉瓦使用的銥更少,而且每吉瓦的產(chǎn)能可以生產(chǎn)更多的氫氣,真正實(shí)現(xiàn)了原材料使用效率的最大化。
銥的供應(yīng)是有限的,這將不可避免地構(gòu)成一個(gè)潛在的限制,但我們處于一個(gè)很好的位置來駕馭這一挑戰(zhàn),使它不會(huì)限制氫的增長。關(guān)注供應(yīng)鏈中這一寶貴元素的效率和循環(huán)性將支持氫氣在我們凈零排放過程中發(fā)揮寶貴作用。(來源:Pemedianetwork)
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