2023年全球PEM电解槽出货量496MW，阳极氧化铱催化剂需求仅372kg——到2030年，这两个数字将分别飙升至39.8GW和29.8吨。但铱金全球年产量仅9吨且高度集中于南非，PEM电解槽规模化发展的最大瓶颈不在制造端，而在材料端。这份白皮书从电解槽出货量、铱载量演进和钯金替代三个维度，系统测算了PEM电解槽催化剂的市场规模。
PEM电解槽出货量——从496MW到39.8GW
2018-2023年高增长期
得益于各国政府氢能政策支持和企业对绿色能源转型的重视，电解水设备市场保持极快增长速度。根据国际能源署及弗若斯特沙利文统计，2018-2023年期间，全球电解槽出货量从140MW增长至1908.2MW，复合增长率达到68.6%。其中PEM电解槽出货量从25.2MW增长至496.1MW，复合增长率达81.5%，增速高于碱性电解槽的65.2%。
2024-2030年预测
随着全球各国电解水制氢产能建设加速，预计到2030年全球电解槽出货量将达到102,534.1MW，其中碱性电解槽62,736.2MW，PEM电解槽39,797.9MW。PEM电解槽占比将从2023年的26%提升至2030年的38.8%，反映PEM技术在快速响应可再生能源波动方面的优势正在被市场认可。
氧化铱催化剂市场规模测算
单位功率催化剂用量
根据香橙会研究院调研，目前国内外PEM电解槽每MW通常所需的氧化铱催化剂用量约在750g/MW（即0.75g/kW）。将历年PEM电解槽出货量与单位功率阳极催化剂量相乘，即可得出各年阳极催化剂需求量。
2023年全球PEM电解槽阳极催化剂市场规模约372.08kg；预计2024年达约1,440kg；2025年达约4,478kg；2030年达约29,848kg（约29.8吨）。这一增长曲线意味着，PEM电解槽阳极催化剂市场将在2023-2030年间增长约80倍。
铱载量的理想情景与保守情景
理想情景下，参照DOE和中国科技部研究目标，到2025年膜电极铱载量低于0.5mg/cm²（即0.14mg/W），到2030年低于0.2mg/cm²（即0.04mg/W）。据此测算，2025年铱金需求量约835.8kg，2030年约1,591.9kg。
保守情景下，考虑绿氢产业发展进程和电解槽技术突破可能放缓，到2025年膜电极铱载量维持在1mg/cm²（即0.4mg/W），到2030年降至0.6mg/cm²（即0.12mg/W）。据此测算，2025年铱金需求量约2,388kg，2030年约4,775.7kg。
铱金供给——9吨的刚性天花板
供给高度集中且缺乏弹性
全球铱金属年开采量约9吨，且高度集中于南非，南非生产了全球80-85%的铱。作为铂的伴生产品，在铂产量不发生较大变化的情况下，铱产量将长期维持稳定。铂产量近年来始终稳定在200吨左右，决定了铱的产量难有大规模提升。
铱金供需矛盾的影响
铱金属供应问题引发产业界普遍忧虑：现阶段铱金属产量稳定，但需求如不断上升将导致价格飞涨，或有一天产能供应不足，极大制约产业正常发展。叠加PEM电解槽降本需求，全球PEM电解槽技术研发都将降低贵金属载量作为目标方向之一。铱金价格常年维持在1300-1400元/g，若需求大幅增长，价格可能进一步攀升。
钯金替代的市场空间
NORNICKEL的替代方案
俄罗斯诺里尔斯克镍业公司利用钯金对PEM电解槽催化剂进行贵金属替代。测试结果显示，PEM电解水制氢催化剂上将钯金替代30%的铱金后，催化剂活性是替代前的2.6倍。价格上，铱金是钯金的近5倍，钯金替代的经济价值显著。
理想情景下，2025年PEM电解槽阳极催化剂钯金需求量约250.8kg，2030年约477.6kg。保守情景下，2025年约716.4kg，2030年约1,432.7kg。钯金替代作为降低PEM电解槽催化剂成本的重要技术路径，市场规模将持续扩大。
