對于汽車尾氣催化劑載體,根據材料的不同可以分為陶瓷載體、金屬載體、多孔金屬間化合物/陶瓷載體及玻璃纖維載體4大類,目前應用最多的是陶瓷載體(集中在汽車、柴油車、輪船等),金屬載體(集中在摩托車、部分火車頭業(yè)務等震動較大的領域)。
陶瓷載體是目前應用最廣的催化劑材料,國內和國際汽車尾氣催化劑載體的材料大多為陶瓷載體,具體可分為氧化鋁(Al2O3)小球載體、堇青石陶瓷載體、氧化硅(SiC)陶瓷載體、分子篩載體和陶瓷纖維載體。
汽車尾氣陶瓷載體種類簡介
載體種類 | 簡介 | 優(yōu)點 | 缺點 | 應用前景 |
Al2O3小球載體 | 直徑為3-4mm的γ-Al2O3小顆粒堆積而成。 | 1)制備工藝簡單;2)成本較低廉;3)比表面積較大。 | 1)熱容量大;2)堆積式裝填,氣阻大,對發(fā)動機排氣造成很大的影響,在高溫腐蝕性氣流的沖刷下磨損很快,使用壽命較短;3)在高溫情況下會和銠發(fā)生反應,使銠慢慢向載體中滲入,最終導致活性下降。 | 1)早期的載體,已逐漸被蜂窩陶瓷型載體所取代。 |
堇青石陶瓷載體 | 一般由能生成或包含MgO、Al2O3和SiO2的滑石、粘土、工業(yè)氧化鋁等物資合成。 | 1)吸附性強且熱膨脹性??;2)氣體阻力小、機械強度高、熱穩(wěn)定性好、比表面積大、催化活性涂層薄和抗熱沖擊性良好;3)成本較低。 | 1)耐熱性能和耐化學腐蝕性能較差;2)熱導率較低,再生時易產生熱斑;3)由于堇青石陶瓷不導電,只能靠發(fā)動機排氣和反應放熱作為催化劑的主要熱源,在冷啟動時催化劑起燃慢,實現“零排放”的壓力較大。 | 1)1978年美國康寧公司率先發(fā)明蜂窩式堇青石顆粒物過濾器;2)1985年德國戴姆勒公司將堇青石DPF成功應用于客車上;3)1989年日本NGK公司開始批量生產商業(yè)化應用的堇青石DPF;4)目前所用汽車催化劑載體95%為蜂窩堇青石載體。 |
SiC陶瓷載體 | - | 1)更優(yōu)質的耐熱、耐腐蝕額導熱性能,機械強度大幅提升;2)孔隙結構具有更佳的可調性,可以制備更高孔隙率和更均勻孔徑分布的過濾材料。 | 1)熱膨脹系數較大,容易在高溫熱沖擊下開裂;2)高溫下SiC可能被活化氧化,產生白斑等。 | 1)近年來日本Ibiden和NGK公司開發(fā)的碳化硅顆粒過濾器(SiCDPF)已成功進入日本和歐洲市場,被眾多汽車廠商所采用,并取得了良好的實用效果;2)為進一步提高SiC材料的抗熱沖擊性能和耐熱性能,日本Ibiden和NGK公司分別成功研發(fā)兩種SiC改性過濾材料:重結晶碳化硅和硅結合碳化硅。 |
陶瓷纖維載體 | 采用陶瓷纖維作為主要原料制備的一種高孔隙陶瓷材料 | 1)絕大多數為開孔結構,孔隙率可達90%以上,高的比表面積、三維貫通氣孔等優(yōu)點。 | 1)受到陶瓷纖維的長度和編織性能的限制,并且三維編織技術要求高,成本昂貴。 | 1)發(fā)展一般 |
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重型燃氣汽車已于2019年7月執(zhí)行國六a標準(主要是LNG重卡+半牽引掛車);輕型汽車(主要是乘用車+輕客+輕客非完整+重量≤3.5t的貨車(微卡+部分輕卡),銷量較大)和城市車輛(公交、環(huán)衛(wèi)、郵政,每年銷量不大)本將于2020年7月1日執(zhí)行,但因疫情影響,將輕型汽車國六標排放標準中顆粒物數量(PN限值)過渡期調整為2021年1月1日。而實際上,乘用車目前基本均以完成國六改造(根據機動車環(huán)保網數據),輕型商用車改造的較少,延遲對國內載體廠商利大于弊;重型汽車(中重型卡車、中大型客車等)于2021年7月1日執(zhí)行國六a標準。2020年和2021年是行業(yè)大部分車型執(zhí)行國六標準的時點,但考慮到具體執(zhí)行時間點的情況,市場空間放量集中在2021-2022年。
商用車(柴油車):由于國六加載DOC和DPF,重型商用貨車單臺載體價值從699元增至2165元,輕型商用車單臺載體價值從142元增至582元。乘用車(汽油車):由于國六加載GPF,國六汽油車單臺載體價值從74元增至259元。
柴/汽油車國六單車使用體積(L)
單車使用體積(L) | |||||
- | SCR | DOC | DPF | TWC | GPF |
重型商用車(柴油) | 20 | 7 | 15 | - | - |
輕型商用車(柴油) | 6 | 2.1 | 4.5 | - | - |
乘用車 | - | - | - | 2.16 | 2.16 |
數據來源:公開資料整理
柴/汽油車國六提標載體單價(元/L)
載體單價(元/L) | |||||
- | SCR | DOC | DPF | TWC | GPF |
重型商用車(柴油) | 34.97 | 39.83 | 79.12 | - | - |
輕型商用車(柴油) | 23.66 | 39.83 | 79.12 | - | - |
乘用車 | - | - | - | 34.2 | 34.2 |
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柴/汽油車國六提標單車載體價值彈性估算情況
單車載體價格(元/臺) | |||||
- | SCR | DOC | DPF | TWC | GPF |
重型商用車(柴油) | 699 | 279 | 1187 | - | - |
輕型商用車(柴油) | 142 | 84 | 356 | - | - |
乘用車 | - | - | - | 74 | 185 |
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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:國六標準首先適用的是燃氣車(重卡、半掛牽引車),于2019年7月1日執(zhí)行,該類車輛每年銷量不大且已執(zhí)行,暫不考慮,主要考慮汽油車和柴油車。對于汽油車,為滿足國六標準需加裝GPF裝置,柴油車需加裝DOC+DPF裝置,根據輕重型汽車執(zhí)行時間不同,測算出:(1)全部車輛載體市場:2020-2022年汽車尾氣催化劑載體市場空間約為67.9/80.1/89.1億元,增速分別為1.0%/17.9%/11.3%;雖目前乘用車已大部分完成國六標改造,但考慮到國內載體廠商的b點開發(fā)特點(非第一批試用)及成本優(yōu)勢,后續(xù)在乘用車市場的國產替代趨勢值得期待;(2)柴油車載體市場:考慮到輕型商用車(主要是柴油)可能在2020Q4投放部分國六標準的車輛以及提標前的試投情況,預計2020-2022年的市場規(guī)模有望分別達到15.2/27.2/36.3億元,增速分別為23.5%/78.6%/33.3%,其中輕型柴油車市場放量集中在2020和2021年,重型柴油車市場放量集中在2021-2022年。
汽車尾氣催化劑單車載體價值(元/輛)
車類 | 載體種類 | 單車載體價值(元/輛) | ||||
2019A | 2020E | 2021E | 2022E | |||
汽油車 | TWC | 74 | 74 | 74 | 74 | |
GPF | - | 185 | 185 | 185 | ||
柴油車 | SCR | 其中:輕型 | 142 | 142 | 142 | 142 |
重型 | 699 | 699 | 699 | 699 | ||
DOC | 其中:輕型 | - | 84 | 84 | 84 | |
重型 | - | - | 279 | 279 | ||
DPF | 其中:輕型 | - | 356 | 356 | 356 | |
重型 | - | - | 1187 | 1187 |
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2019-2022年汽油車及柴油車產量及市場滲透率(萬輛)
車類 | 載體種類 | 產量(萬輛) | 市場滲透率 | |||||||
2019 | 2020 | 2021 | 2022 | 2019 | 2020 | 2021 | 2022 | |||
汽油車 | TWC | 2121 | 2035 | 2040 | 2038 | 100% | 100% | 100% | 100% | |
GPF | 2121 | 2035 | 2040 | 2038 | 70% | 90% | 100% | 100% | ||
柴油車 | SCR | 其中:輕型 | 165 | 157 | 149 | 141 | 100% | 100% | 100% | 100% |
重型 | 130 | 130 | 130 | 130 | 100% | 100% | 100% | 100% | ||
DOC | 其中:輕型 | 165 | 157 | 149 | 141 | 5% | 50% | 100% | 100% | |
重型 | 130 | 130 | 130 | 130 | 3% | 10% | 50% | 100% | ||
DPF | 其中:輕型 | 165 | 157 | 149 | 141 | 5% | 25% | 100% | 100% | |
重型 | 130 | 130 | 130 | 130 | 3% | 10% | 50% | 100% |
數據來源:公開資料整理
汽車尾氣催化劑載體市場空間測算
車類 | 載體種類 | 載體空間測算(億元) | |||
2019A | 2020E | 2021E | 2022E | ||
汽油車 | TWC | 15.7 | 15 | 15.1 | 15 |
GPF | 39.3 | 37.7 | 37.8 | 37.8 | |
柴油車 | SCR | 11.4 | 11.3 | 11.2 | 11.1 |
其中:輕型 | 2.3 | 2.2 | 2.1 | 2 | |
重型 | 9.1 | 9.1 | 9.1 | 9.1 | |
DOC | 0.2 | 1 | 3.1 | 4.8 | |
其中:輕型 | 0.1 | 0.7 | 1.2 | 1.2 | |
重型 | 0.1 | 0.4 | 1.8 | 3.6 | |
DPF | 0.8 | 2.9 | 13 | 20.4 | |
其中:輕型 | 0.3 | 1.4 | 5.3 | 5 | |
重型 | 0.5 | 1.5 | 7.7 | 15.4 | |
合并 | 億元 | 67.3 | 67.9 | 80.1 | 89.1 |
yoy | - | 10% | 17.9% | 11.3% |
數據來源:公開資料整理
2019-2022年汽車尾氣催化劑載體市場空間
數據來源:公開資料整理
2019-2022年柴油車載體空間預測(億元)
數據來源:公開資料整理
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