本文来源：世界铂金投资协会（WPIC） (ID:WPICChina)，华尔街见闻专栏作者
前 言
波士顿咨询集团研究报告预测：纯电动汽车在2030年将占全球汽车销量的14%，恰好相当于这一期间全球汽车的增长量，所以内燃机汽车的销售量预计在未来10-12年依然保持不变。而各国环保政策的趋严，将要求车厂在内燃机或混动汽车催化剂加载更多铂族金属以降低排放。本文作者预测汽车行业未来十年对铂族金属的需求依旧稳定向上，不会因纯电动车市场的发展出现断崖式的暴跌。
以下是Rahul Mital在2018年波士顿举办的伦敦贵金属市场协会/伦敦铂钯市场协会（LBMA/LPPM）全球贵金属年会上的演讲节选。重点介绍了未来汽车动力系统组合对贵金属使用的影响。这篇文章是对Amanda Josey博士在第29页上的文章的补充。
催化转换器
如今，大多数汽车使用的是能为用户提供良好性能、效率和耐用性的传统动力系统。最常见的动力系统是将燃料和空气的混合物注入其中，并用火花点燃的汽油内燃机(ICE)。另一种常见的动力系统是不需要火花的柴油发动机。燃料和空气被压缩成高温高压状的混合物并产生自燃。这些传统的动力系统使用催化转换器来控制尾气排放。动力系统的催化转换器中含有铂族金属(PGM)。铂、钯、铑等贵金属约占催化转换器成本的35%(图1)。现在，催化转换器中并不使用黄金和白银。转换器其余部分的成本大体可分解为：载体15%，涂层20%，封装30%。车辆、转换器大小、销售地区和排放水平，这些数据将因转换器而异。
未来通用汽车北美汽油车铂族金属的使用量
北美的法定排放量每年都在减少，因此像通用汽车（GM）这样的原型设备制造商（OEM）面临着越来越大的减排压力。除此之外，原型设备制造商还必须遵守实际行驶排放（RDE）的协议。通用汽车也处于这种提高性能的模式，其重点是减少汽车尾气的排放。通用汽车的汽油车铂族金属平均使用量在未来几年将保持稳定（见图2）。汽油车的转换器通常需要使用大量的钯金，一部分铑金，却几乎不用到铂金。在全球范围内，大多数原型设备制造商在他们汽油车转换器中只使用钯金和铑金。通过各种发动机和催化剂技术的进步，通用汽车公司预计，在未来几年内，它可以保持用于转换器的铂族金属数量不变，同时实现更低的排放。
目前铂金和钯金的价差以及对钯金的预期短缺引起了广泛关注
来通用汽车北美柴油车铂族金属的使用量
图3显示了通用汽车在铂族金属这类贵金属上的成本比例。其中三分之二的支出被用于钯金。这是因为通用汽车销售较多的是汽油车，而汽油车催化转换器需要使用很多钯金。尽管柴油车队的平均排放量正在下降，但通用汽车柴油车转换器使用的铂族金属量在未来几年将保持不变(见图4)。铂金和钯金的比率约为50/50。柴油车转换器通常不使用铑金。从图表中可以看出，通用汽车18和19年款的柴油车转换器比其他年份车款的钯金含量要高。原因是因为任何新产品的典型开发周期都是三到四年。当在设计18和19年车款时，钯金的市场价格要低于铂金。在那个时候，生产商为了降低系统成本，有意增加钯金的使用量。可是这一策略并没有完全奏效，因为当这些产品投入生产时，铂金和钯金之间的价差已经缩小了。事实上，现在钯金比铂金更贵。幸运的是，通用汽车能够为未来几年的车型节省一些钯金。
目前铂金和钯金的价差以及对钯金的预期短缺引起了广泛的关注。大家都想知道汽车行业在其催化转换器中是否可以用铂金或其他金属来代替钯金。由于铂金的低温运行和氮氧化物的还原要求，使其更容易被用于柴油车转换器。另一方面，汽油车转换器则更偏爱使用钯金，因为钯金在汽油车转换器运作的高温下更加稳定。而铂金在高温下则容易烧结或聚结。虽然铂金可用于汽油车转换器，但它却不能一对一的取代钯金。在催化剂技术中只有一小部分钯金可以用铂金来替代。更重要的是，对于原型设备制造商来说，这一变化并不是一个简单的转换。任何时候，通用汽车想要进行这样的替换，都需要1年半到2年的周期。团队必须重新校准、检查排放、验证耐久性和评估诊断结果等。尽管如此，也不能保证在车辆准备投产时，价格不会回落。因此，铂族金属的替换是可能的，但是需要时间、资源和计划。
40%
在2003年至2008年期间，铂金的价格比黄金要贵40%，很多人都饶有兴趣的想知道，原型设备制造商能否以黄金替代铂金用于催化转换器中。
黄金作为汽车催化剂
在2003年至2008年期间，铂金的价格比黄金要贵40%，很多人都饶有兴趣的想知道，原型设备制造商能否在催化转化器中部分或全部使用黄金来替代铂金。长期以来，黄金一直被认为是一种良好的催化剂。但在汽车工业中，它很容易发生硫中毒，因此在催化剂中添加黄金的尝试一直受到限制。黄金的熔点也较低，因此对于运行温度较高的汽油车来说，黄金不太适合。虽然黄金在各种氧化反应中不如铂金有效，但是在柴油车转换器中使用黄金作为催化剂是可行的。在黄金价格低于铂金的时期，通用汽车和其他原型设备制造商与许多供应商合作，积极研究将黄金用于汽车催化剂中。供应商将黄金与钯金制成合金，使其变得更加稳定。然后，他们在催化剂的涂层中加入铂金，使黄金更加耐硫。大多数可能被汽车行业采用的最终解决方案归根到底不外乎是三元金属，而三元金属要么是被用作分区催化剂，要么是被用作层状催化剂。在分区催化剂中，通过把钯金和黄金加入催化剂的不同部分来对铂金进行物理分离。在层状催化剂中，采用沸石分子筛分离不同的功能。而在所有的情况下，黄金要么在催化剂的末端，要么作为催化剂的底层，因此可以防止硫中毒、烧结和碳氢化合物对一氧化碳氧化的抑制作用。但在2009年左右，黄金和铂金之间的价差大幅缩小，对于大多数原型设备制造商来说，黄金从未作为汽车催化剂投入生产。如今，黄金要比铂金贵得多，因此根本没有商业案例，但如果黄金的价格一旦低于铂金，那么就会有现成的汽车催化剂技术可以使用。
其它动力系统
在本文中，我们感兴趣的是未来几年汽车动力系统组合对贵金属使用的影响。汽车的电气化有望随着时间的推移而发展。许多内燃机汽车已经配备了具有启动/停止技术和再生制动的e-assist电子辅助安全系统（整合了减轻碰撞损害系统和雷达巡航系统等的安全技术）或轻度混合动力系统。但这些汽车基本上是辅助车辆，没有独立的电力动力系统。增程或插电式混合动力车拥有纯电力动力系统，然后由内燃机或其他动力系统补充增程。然而，所有这些汽车都有内燃机，所以它们都使用催化转换器。在在纯电动汽车(BEV)中，发动机由电池组代替，由于没有内燃机，因此也没有催化转换器。通用汽车正在大力投资电气化。它有不同的团队在电池管理和实验室进行不同的电池评估。通用汽车公司的动力系统部门有超过一半以上的员工都在开发替代或电气化系统。与此同时，通用汽车也正积极致力于燃料电池技术。燃料电池汽车(FCV)没有催化转换器，但燃料电池汽车本身需要使用贵金属。因此，除了纯电动汽车之外，所有其他的汽车都将继续用到贵金属。
动力系统组合的预测
关键问题是，未来汽车动力系统组合将如何变化?网上有很多预测。波士顿咨询集团(BCG)的分析显示，2018年全球汽车销量为9300万辆。未来预测到2030年将销售1.09亿辆汽车，其中14%是纯电动汽车(见图6)，其余的是内燃机，或轻度混合动力车和混合动力车，也就是电动内燃机汽车。综上所述，预计到2030年，86%的汽车仍将使用内燃发动机，因此仍然需要催化转换器。计算一下，1.09亿减去14%，大约是9300万，这个数字和2018年的汽车销量相同! 因此，在未来至少10到12年内，内燃机的需求不会减少。所以，以贵金属为基础的催化转换器的需求也不会相应减少。
纯电动汽车销售的增长基本上与汽车销售的增长保持同步，不会影响或削减内燃机汽车的销售。
彭博咨询（Bloomberg）、IHS Markit和许多其他机构也给出了类似的预测。这些数字可能略有不同，但总体结论与波士顿咨询集团公司一致。
一些预测还包括到2030年，燃料电池汽车的销量将达到100万辆左右。这看起来似乎数量不大，但由于目前燃料电池汽车使用的贵金属比传统的转换器要多，因此它们对汽车铂族金属需求的贡献却并不小。
人们普遍认为，到2030年，预计85%以上的乘用车仍将使用内燃机，因而依然需要用到催化转换器。
铂族金属使用的影响
人们普遍认为，到2030年，预计85%以上的乘用车仍将使用内燃机，因而依然需要用到催化转换器。这暗示着未来10年，市场对转换器的需求不会下降。但由于大部分汽车将实现电气化，这些汽车转换器所使用的铂族金属会比现在少还是多呢?通过对现有信息、数据和网上出版物的筛选，电气化的汽车通常会获得较低排放水平的认证，意味着这些转换器可能需要更多的铂族金属来实现更低的排放水平。即使是排放水平相同的混合动力汽车，预计也会使用类似或略多一点的铂族金属，因为混合动力汽车上的催化剂通常运行较冷，需要更多的铂族金属来补偿。
随着发展中国家汽车销量的增加，排放法规变得越来越严格，催化转换器将需要更多的铂族金属。综上所述，从现在到2030年，汽车行业对铂族金属的需求要么保持稳定，要么小幅增长。此外，预计重型（HD）卡车行业对铂族金属的需求也将持稳，因为重型卡车行业普遍使用柴油发动机。在很长一段时间内，没有动力系统预计会取代重型柴油机。重型工业的排放法规变得日趋严格，这意味着铂族金属的使用量将会增加。归根结底，在短期内，以电气化为主的汽车动力系统组合预期不会影响汽车行业的铂族金属需求。
作者：RAHUL MITAL, 柴油后处理技术总工程师, 通用汽车公司
来源：波士顿全球贵金属年会
翻译：世界铂金投资协会
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