2019年中國汽車尾氣催化劑行業(yè)組成結構及市場空間預測[圖]

    汽車機后尾氣處理系統(tǒng)是由熱端管件、催化器、共鳴器、消音器等組成，其中催化器是機后尾氣處理系統(tǒng)的主要部分。汽車尾氣凈化催化器主要由催化劑和金屬外殼構成，而催化劑是其中核心，其主要由四部分構成：貴金屬活性組分、催化劑載體、助劑及涂層(第二載體)；其中貴金屬活性成分為催化劑的核心部分，主要起催化作用，載體提供有效的表面積及孔結構，涂層用于增大表面積，助劑用于協(xié)助催化劑更好地發(fā)揮性能。

    自20世紀70年代汽車尾氣凈化催化劑問世以來，其發(fā)展主要經歷了四個階段，分別為鉑和鈀氧化型催化劑、氧化-還原雙段催化劑、三元催化劑（TWC）以及單金屬鈀的TWC。目前三元（TWC）的制備和應用已趨于成熟，由于其具有機械強度高、比表面積大、阻力小、活性高等優(yōu)點被日、美等汽車工業(yè)廣泛使用。

汽車尾氣催化劑的發(fā)展歷程

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    近幾年，我國汽車銷售市場較為低迷，2018年國內汽車市場進入拐點，汽車產銷同比均呈較快下降。2019年汽車行業(yè)發(fā)展狀況仍然不太樂觀，2019年全年中國汽車累計銷量達到2576.9萬輛，同比下降8.2%

2012-2019年中國汽車銷量統(tǒng)計及增長情況

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    目前全球的汽車催化劑市場基本為國外企業(yè)壟斷，德國巴斯夫和英國莊信萬豐各攬走了26%左右的環(huán)保催化劑市場份額，比利時優(yōu)美科公司占19%的份額。

全球催化劑市場基本被國外企業(yè)壟斷

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    汽車尾氣催化劑載體是影響催化劑效能的重要因素之一，它的主要的作用是提供有效的比表面積及適宜的孔隙結構，并使催化劑獲得足夠的機械強度及熱穩(wěn)定性，起著活性中心和節(jié)省活性組分用量的作用。國內外車用載體骨架的材料主要有陶瓷和金屬兩種。在結構形式上分為顆粒型載體、蜂窩狀載體和SiC泡沫陶瓷載體，其中蜂窩狀載體是目前的主流。

不同類型的催化劑載體的對比

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    目前汽車用載體以蜂窩陶瓷為主，且中長期仍將是主流：早期的車用催化劑載體氧化鋁顆粒，雖然具備比表面積大、機械強度高，價格低廉的優(yōu)勢，但其排氣阻力和背壓大，使油耗上升、功率下降；同時高溫下易粉化，造成二次污染和載體壽命縮短；因此，在顆粒型載體問世不久便出現了整體型蜂窩陶瓷載體對其形成替代。目前蜂窩陶瓷載體已成為車用催化劑載體的主流。而其它類型的載體（金屬載體、新興的玻璃纖維載體），由于工藝、材料和成本等方面的原因，短期內難以大范圍應用，因而未來長時間內蜂窩陶瓷載體仍將是主流。

    蜂窩陶瓷行業(yè)屬于寡頭壟斷行業(yè)，其中康寧和NGK市場份額高達90%。近年來國內以奧福環(huán)保、王子制陶等為代表的企業(yè)也開始崛起，競爭力不斷增強。伴隨著國六的實施以及材料國產化要求的提升，國內企業(yè)有望在蜂窩陶瓷市場搶占更多份額。

康寧和NGK占據蜂窩陶瓷市場90%的份額

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國內蜂窩陶瓷載體產能情況

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    智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中國汽車尾氣催化劑行業(yè)市場戰(zhàn)略規(guī)劃及供需策略分析報告》數據顯示：到了國六階段，由于需要加裝催化器，這樣就意味著配套蜂窩陶瓷載體用量也將大幅增加。具體來說，國五標準下，汽油車單車使用載體量約為1.5L，柴油車約為15L，以2019年汽油車2121萬臺產量、柴油車295萬臺產量測算，在中性條件假設下，2019年汽車尾氣催化器載體需求量約為8140萬升；而到國六標準下，汽油車需加裝GPF，體積增加約一倍，對催化劑載體需求提升至3升/臺，柴油車加裝DOC、DPF、ASC，對催化劑載體需求提升至25升/臺，若以2312萬臺汽油車（2015-2019年平均產量）和289萬臺柴油車（2015-2019年平均產量）測算，在中性條件假設下，2022年我國汽車工業(yè)對尾氣催化劑載體的需求量將達到14017萬升。

中國汽車用蜂窩陶瓷載體市場空間測算

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    催化劑組成之二是涂層，涂層主要有兩個作用，一是提高載體的機械強度和滿足催化要求的高比表面積，另外一個作用是稀釋、支撐和分散催化劑活性組分和少量的助劑，從而達到提高催化劑的凈化效率。目前用于尾氣處理載體上的耐高溫涂層可設計為以下體系：Al2O3基材料、沸石基材料、釩基（V2O5/TiO2/WO3）材料、MgO材料和SiC材料等，國六之前主要用Al2O3以及釩基作為涂層材料，到了國六階段，主要用Al2O3以及沸石作為涂層材料。

    國六之前，主要是TWC催化器使用γ-Al2O3作為涂層材料，而SCR催化器使用的涂層材料為釩基（V2O5/TiO2/WO3）涂層材料。到了國六階段，TWC催化器仍使用氧化鋁作為涂層材料，加裝的催化器除了ASC其它也均使用氧化鋁作為涂層材料，而對于SCR催化器來說，原先的釩基涂層材料沒辦法滿足國六對氮氧化合物的嚴苛的排放要求，需要換為沸石分子篩的涂層材料。

中國汽車用沸石市場空間測算

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    催化劑組成之三是助劑，助劑是一些自身沒有催化作用或活性較低的添加物，但加入助劑能大大提高催化劑的活性、選擇性或壽命。特別是在汽車排氣的惡劣條件下,為提高催化劑的穩(wěn)定性常常需要加入助劑，一些助劑能直接促進催化劑的性質，而有些助劑起著穩(wěn)定其它助劑的作用。催化助劑主要為稀土金屬氧化物（Ce、La、Sn、Zr、Mo、Ti）和堿金屬氧化物（BaO、CaO、SrO）等。

    催化劑組成之四是活性成分，尾氣催化劑的活性組分是催化劑中最重要的成分之一，可分為貴金屬和非貴金屬2種類型。貴金屬類以Pt、Ｒh、Pd最為常用，其中鉑和銠主要用于一氧化碳和碳氫化合物的氧化催化，銠主要提供NOx的還原活性，同時兼具對碳氫化合物的氧化活性。貴金屬催化劑優(yōu)點是起燃溫度低、壽命長，對CO、HC、NOx同時具有較高的催化轉化效率;缺點是貴金屬價格昂貴，資源稀少，易發(fā)生Pb，S中毒。

    非貴金屬催化劑以Mn、Co、Fe、Sr、Cu、Ni、Bi等過渡金屬與堿金屬氧化物為主要活性組分，非貴金屬氧化物添加物中常見的是稀土氧化物，但由于其起燃溫度高、熱穩(wěn)定性差、活性差易中毒等特點，一直未得到普遍應用。