汽車尾氣催化劑載體是影響催化劑效能的重要因素之一,它的主要作用是提供有效的比表面積及適宜的孔隙結(jié)構(gòu),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(nèi)外車用載體骨架的材料主要有陶瓷和金屬兩種。在結(jié)構(gòu)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
載體類型 | 優(yōu)點 | 缺點 |
顆粒型載體 | 比表面積大,機械強度高,制造簡單,價格低廉,裝填容易與活性組分的親和力好 | 發(fā)動機排氣阻力和背壓大,油耗上升,功率下降,易粉化 |
陶瓷蜂窩狀載體 | 氣體阻力小,機械強度高,熱穩(wěn)定性好,催化活性涂層薄且比表面積大 | 催化轉(zhuǎn)化器工作失效,催化劑起燃慢 |
金屬蜂窩狀載體 | 金屬載體幾何比表面積、開孔率均比陶瓷載體高,有利于催化劑活性物質(zhì)的吸附,并減少排氣阻力抗高溫氧化性不佳,成型工藝過于復(fù)雜,載體與催化劑的活性表面層結(jié)合牢固性較差,成本居高來源:汽車尾氣凈化催化劑及載體的研究進展,國金證券 | 抗高溫氧化性不佳,成型工藝過于復(fù)雜,載體與催化劑的活性表面層結(jié)合牢固性較差,成本居高 |
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目前汽車用載體以蜂窩陶瓷為主且短期內(nèi)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(xiàn)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(nèi)難以大范圍應(yīng)用,因而未來長時間內(nèi)蜂窩陶瓷載體仍將是主流。
蜂窩陶瓷分為直通式載體和壁流式載體,其中直通式載體包括SCR、DOC、ASC、TWC載體等,壁流式載體包括DPF和GPF。
蜂窩陶瓷種類
載體結(jié)構(gòu) | 載體種類 | 機構(gòu)差異 | 材料差異 |
直通式載體 | SCR載體、DOC載體、ASC載體和TWC載體等 | 氣流可從載體每一個孔道不受阻攔地直接通過,壁較薄,孔密度較高 | 孔隙率較低 |
壁流式載體 | DPF過濾器、GPF過濾器 | 在直通式結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,交替封堵孔道,孔道側(cè)壁上均勻分布眾多微孔,形成一種捕捉、攔截、過濾碳煙顆粒物作用的結(jié)構(gòu),壁較厚,孔密度較低 | 結(jié)構(gòu)多孔,孔隙率較高 |
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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(nèi)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(chǎn)化要求的提升,國內(nèi)企業(yè)有望在蜂窩陶瓷市場搶占更多份額。
康寧和NGK占據(jù)蜂窩陶瓷市場90%的份額
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國內(nèi)蜂窩陶瓷載體產(chǎn)能情況
項目 | 生產(chǎn)基地 | 投資額 | 生產(chǎn)產(chǎn)品 |
康寧 | 上海 | 9200萬美元 | 汽油車小尺寸載體 |
合肥 | 5億美元 | 汽油車GPF | |
NGK | 蘇州 | 6.87億美元 | 柴油車DPF、汽油車GPF |
奧福環(huán)保 | 德州 | 2.76億人民幣 | 400萬升DPF |
重慶 | 2.51億人民幣 | 200萬升DOC、160萬升TWC、200萬升GPF | |
宜興化機 | 宜興 | - | 年生產(chǎn)能力達到800萬升 |
王子制陶 | 宜興 | - | 年生產(chǎn)能力達到1400萬升 |
東營 | 2.8億人民幣 | 年生產(chǎn)能力達到4000萬升 | |
安徽中都 | 蚌埠 | 2000萬人民幣 | 300萬升DPF |
貴州華耀 | 臺江 | 5510萬人民幣 | 200萬升GPF |
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越來越嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)對蜂窩陶瓷載體行業(yè)產(chǎn)生三大影響:(1)隨著排放法規(guī)升級,產(chǎn)品的升級和技術(shù)迭代越來越快,對載體的技術(shù)要求不斷越高。(2)國六要求柴油車加裝DOC、DPF、ASC等載體,汽油車需加裝GPF載體,將帶來載體需求的提升。(3)標(biāo)準(zhǔn)趨嚴(yán)持續(xù)拉動SCR等新興載體的需求。
汽車尾氣處理亦是由多環(huán)節(jié)組成,各環(huán)節(jié)相互輔助也相互制約。對于蜂窩陶瓷用量的增長來說,一方面與尾氣標(biāo)準(zhǔn)的升級及推進進度有關(guān),另一方面也與汽車需求的增長有關(guān)。目前汽車尾氣處理產(chǎn)業(yè)鏈主要涉及四個環(huán)節(jié)的企業(yè),分別是催化劑配套材料廠商、催化劑廠商、發(fā)動機廠商以及整車廠商。汽車行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展,其中中國汽車產(chǎn)量從2010年的1865萬輛增長至2018年的2796萬輛,年復(fù)合增速4.6%;全球汽車產(chǎn)量從2010年的7770萬輛增長至2018年的9563萬輛,年復(fù)合增速2.3%。汽車行業(yè)的穩(wěn)步增長也給蜂窩陶瓷需求的增長帶來了強支撐。
中國汽車產(chǎn)量(萬輛)及增速
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全球汽車產(chǎn)量(萬輛)及增速
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重型商用柴油車載體價格=27升*33元/升+15升*82元/升=2058元/輛,按重型商用貨車年產(chǎn)量120萬輛算,市場空間大概25億元;輕型商用柴油車價格=8.1升*23元/升+4.5升*82元/升=555元/輛,按輕型商用貨車年產(chǎn)量260萬輛算,市場空間大概15億元;汽油車乘用車價格=2.16升*70元/升+2.16升*82元/升=328元/輛,按汽油乘用車年產(chǎn)量2200萬輛算,市場空間大概72億元。
商用車中柴油車占比最高
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重型商用貨車產(chǎn)量(萬輛)
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國六標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行推動了機后尾氣處理產(chǎn)業(yè)鏈的變革。國六標(biāo)準(zhǔn)的逐步實施給整個汽車機后尾氣處理產(chǎn)業(yè)鏈提出了更高的要求,同時也大幅提升了相關(guān)配套尾氣催化材料的用量,其中就包括蜂窩陶瓷。各個階段不同類型的的汽車尾氣催化處理技術(shù)路線有所不同。
不同類型車輛國標(biāo)準(zhǔn)備執(zhí)行時間
排放標(biāo)準(zhǔn)階段 | 車輛類型 | 實施時間 | |
國六a | 輕型汽車 | 所有車輛 | 2020年7月1日 |
重型汽車 | 燃氣汽車 | 2019年7月1日 | |
城市車輛 | 2020年7月1日 | ||
所有車輛 | 2021年7月1日 | ||
國六b | 輕型汽車 | 所有車輛 | 2023年7月1日 |
重型汽車 | 燃氣汽車 | 2021年7月1日 | |
所有車輛 | 2023年7月1日 |
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智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中國蜂窩陶瓷行業(yè)市場供需規(guī)模及投資價值咨詢報告》數(shù)據(jù)顯示:國六階段,蜂窩陶瓷用量有望翻倍。國五標(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)量、柴油車295萬臺產(chǎn)量測算,2019年汽車尾氣催化器載體需求量約為7606萬升;而到國六標(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)量)和289萬臺柴油車(2015-2019年平均產(chǎn)量)測算,我國汽車工業(yè)對尾氣催化劑載體的需求量將達到14161萬升。
國六蜂窩陶瓷使用量將翻倍增長
類別 | 平均排量(L) | 單車使用體積(L) | ||
柴油車 | - | SCR載體 | DOC載體 | DPF載體 |
重型商用車 | 10 | 20 | 7 | 15 |
輕型商用車 | 3 | 6 | 2.1 | 4.5 |
乘用車 | 1.8 | - | 1.26 | 2.7 |
汽油車 | - | TWC載體 | GPF載體 | |
乘用車 | 1.8 | 2.16 | 2.16 |
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蜂窩陶瓷市場空間測算
項目 | 2017 | 2018 | 2019 | 2020E | 2021E | 2022E |
汽油車產(chǎn)量/萬輛 | 2487 | 2327 | 2121 | 2312 | 2312 | 2312 |
催化劑載體單耗/L | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 3 | 3 | 3 |
催化載體需求量/萬L | 3730.5 | 3490.5 | 3181.5 | 6936 | 6936 | 6936 |
柴油車產(chǎn)量/萬輛 | 322 | 301 | 295 | 289 | 289 | 289 |
催化劑載體單耗/L | 15 | 15 | 15 | 25 | 25 | 25 |
催化載體需求量/萬L | 4830 | 4515 | 4425 | 7225 | 7225 | 7225 |
汽車總需求量/萬L | 8560.5 | 8005.5 | 7606.5 | 14161 | 14161 | 14161 |
汽車總市場空間/億元 | 43 | 40 | 38 | 71 | 71 | 71 |
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