市場調査レポート
商品コード
1370788
固体酸化物形燃料電池市場- 世界の産業規模、シェア、動向、機会、予測、2018~2028年、タイプ別、用途別、エンドユーザー別、地域別、競合別分析Solid Oxide Fuel Cells Market - Global Industry Size, Share, Trends, Opportunity, and Forecast, 2018-2028F Segmented By Type, By Application, By End User, and By Region and Competition |
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固体酸化物形燃料電池市場- 世界の産業規模、シェア、動向、機会、予測、2018~2028年、タイプ別、用途別、エンドユーザー別、地域別、競合別分析 |
出版日: 2023年10月03日
発行: TechSci Research
ページ情報: 英文 183 Pages
納期: 2~3営業日
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世界の固体酸化物形燃料電池市場は、化石燃料への依存を最小限に抑えるための政府投資により、予測期間中に成長すると予想されています。
固体酸化物燃料電池(またはSOFC)は、燃料の酸化から直接電気を生産する、様々な産業で使用される電気化学変換装置です。燃料電池は電解質材料によって特徴付けられます。SOFCの電解質は固体酸化物またはセラミックです。SOFCシステムと電解槽は、エネルギーシステムを持続可能なものに変えていく上で不可欠な要素です。SOFCは、最大60%以上の効率で燃料を電気エネルギーに変換します。固体酸化物電解槽(SOEC)は、電気エネルギーの効率的な貯蔵と再生可能な合成燃料の製造を可能にします。固体酸化物電池は高温で作動するため、その製造には高度なセラミック材料が必要となります。セラミック粉末の特性と品質は、SOFC/SOECセルやスタックの性能と耐久性に大きく影響します。これらのデバイスは、セルのカソードとアノード間でイオンを伝導する電解質として、セラミックまたは固体金属酸化物を統合しています。さらに、このシステムは、高温の運転温度に耐え、水素、天然ガス、プロパン、その他のクリーン燃料や混合燃料など、さまざまな燃料で最適に動作するように設計されています。さらに、ユニットは主に水素で作動し、熱と水蒸気のみが製品別として排出されるエミッションフリーの運転を保証します。
このクラスの燃料電池の利点は、高い熱効率と出力効率、長期安定性、燃料の柔軟性、低排出ガス、比較的低コストなどです。主な欠点は作動温度が高いことです。その結果、起動時間が長くなり、機械的・化学的適合性の問題が生じる。燃料電池には多くの種類があるが、設計とプロセスは共通しています。
市場概要 | |
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予測期間 | 2024~2028年 |
2022年の市場規模 | 9億2,210万米ドル |
2028年の市場規模 | 16億1,405万米ドル |
CAGR 2023~2028年 | 9.71% |
急成長セグメント | ポータブル |
最大市場 | アジア太平洋 |
電解質に挟まれた負極(陽極)と正極(陰極)の間で電気化学反応が起こり、電流が発生します。電解質はイオン伝導体で、イオンを燃料から空気へ、あるいは空気から燃料へと移動させ、電子の流れを作る。電解質は燃料電池の種類によって異なり、使用する電解質によって、燃料電池の電気化学反応はわずかに異なり、使用する触媒も異なり、使用する燃料も異なり、達成する効率も異なります。SOFCの電解質はユニークです。固体セラミック材料です。ブルームの燃料電池のアノードとカソード電極は、電解質をコーティングする独自の特殊インクです。他のタイプの燃料電池とは異なり、SOFCは貴金属や腐食性の酸、溶融物質を必要としないです。燃料電池のカソード側には、エネルギー・サーバー内で加熱された周囲の空気が入る。一方、蒸気はアノード側から流れてくる燃料(天然ガスまたはバイオガス)と混合し、改質燃料を生成します。改質燃料がアノードを通過すると、カソードから酸素イオンを引き寄せる。酸素イオンは改質燃料と結合し、電気、蒸気、二酸化炭素を生成します。
データセンターは、デジタル技術主導の今日の世界にとって不可欠な存在になりつつあります。クラウド・コンピューティングから通信、金融に至るまで、多くの産業がデータセンターに依存しています。これらのサービスを24時間365日提供するには、大量のエネルギーが必要です。Data Center Knowledgeによると、アメリカの総エネルギー消費量の2%がこうしたデータセンターで消費されており、データセンターがダウンするたびに数千ドルのコストがかかるといわれています。オンラインを維持するために、データセンターは主電力とバックアップ電力に依存しています。通信とコンピューティング・パワーの需要は、燃料電池にチャンスをもたらしました。燃料電池は、単独でも、他の技術と組み合わせても、優れた信頼性を提供することができます。燃料電池を設置すれば、系統電力よりも低コストで発電できます。クリーンで信頼性が高く、拡大性のある燃料電池は、データセンターがエネルギー需要と持続可能性の目標を達成するための魅力的な選択肢です。燃料電池は、データセンターが環境に与える影響を減らす動きと一致しています。燃料源によって、低排出からゼロ排出まで可能です。データセンターは、継続的で信頼性の高い電力供給を必要とします。燃料電池やその他の電源を含む包括的なバックアップ電源計画は、データセンターが必要とする99.9999%の可用性を提供することができます。99.9999%の稼働率を達成することは、年間31.5秒以下のダウンタイムを意味します。このため、企業はデータセンターに燃料電池を導入することを検討しています。燃料電池の価格はますます手頃になっています。これは、送電網やバックアップ発電機に対する競争優位性を生み出しています。ディーゼル発電機のようにほとんどの時間休止しているのではなく、水素を動力源とするインフラは、バックアップ電力を提供する以上の真の可能性を秘めています。一例として、イーベイが2013年にユタ州ソルトレイクシティにデータセンターを開設した際、施設の主電源として6メガワットのエナジー燃料電池を使用し、送電網はバックアップとしてのみ使用しました。2015年、イーベイ社はさらに3.75メガワットのブルーム燃料電池を追加し、合計9.75メガワットになっています。燃料電池システムにより、イーベイでは大規模なバックアップ発電機が不要になっています。
2020年、米国エネルギー省(DOE)は、融資機会公募(FOA)「小規模固体酸化物燃料電池システム、ハイブリッド型電解槽技術開発」の下、連邦政府から約3,400万米ドルの資金提供を受ける12のプロジェクトを選定しました。この調査は、DOEの化石エネルギー局(Office of Fossil Energy:FE)のSOFCプログラムの一環であり、大気への排出をほぼゼロにして、石炭や天然ガスから高効率で低コストの発電を可能にするものです。選定されたプロジェクトは、環境を保護しながら効率的で信頼性の高い電力網を確保するという共通の目標を追求しています。
本レポートでは、世界の固体酸化物形燃料電池市場を、以下に詳述する業界動向に加えて、以下のカテゴリーに分類している:
(注:企業リストはお客様のご要望に応じてカスタマイズ可能です。)
Global solid oxide fuel cells market is expected to thrive during the forecast period due to government investments to minimize dependency on fossil fuels.
A solid oxide fuel cell (or SOFC) is an electrochemical conversion device used in various industries that produces electricity directly from the oxidation of a fuel. Fuel cells are characterized by electrolyte material. SOFCs have solid oxide or ceramic electrolytes. SOFC systems and electrolyzers are an integral part of transforming energy systems toward sustainability. SOFCs convert fuel into electrical energy with efficiencies of up to 60% or more. Solid oxide electrolysis cells (SOECs) enable efficient storage of electrical energy and production of renewable synthetic fuels. Solid oxide cells operate at high temperatures and require advanced ceramic materials for their manufacture. The properties and quality of ceramic powders greatly affect the performance and durability of SOFC/SOEC cells and stacks. These devices integrate ceramics or solid metal oxides as electrolytes to conduct ions between the cathode and anode of the cell. Additionally, the system is designed to withstand high operating temperatures and work optimally with a variety of fuels such as hydrogen, natural gas, propane, and other clean fuels and mixtures. Additionally, the unit operates primarily on hydrogen, ensuring emission-free operations with heat and water vapor as the only by-products.
Advantages of this class of fuel cells include high combined thermal and power efficiency, long-term stability, fuel flexibility, low emissions, and relatively low cost. The main drawback is the high operating temperature. This results in longer start-up times and mechanical and chemical compatibility issues. There are many types of fuel cells, but they all share a common design and process.
Market Overview | |
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Forecast Period | 2024-2028 |
Market Size 2022 | USD 922.1 Million |
Market Size 2028 | USD 1614.05 Million |
CAGR 2023-2028 | 9.71% |
Fastest Growing Segment | Portable |
Largest Market | Asia-Pacific |
An electrochemical reaction occurs between the negative electrode (anode) and the positive electrode (cathode) sandwiched between the electrolytes, generating an electric current. Electrolytes are ionic conductors that move ions from fuel to air or air to fuel to create a flow of electrons. Electrolytes differ between fuel cell types, and depending on the electrolyte used, fuel cells have slightly different electrochemical reactions, use different catalysts, operate on different fuels, and achieve different efficiencies. SOFC's electrolyte is unique. It is a solid ceramic material. The anode and cathode electrodes of Bloom's fuel cells are special proprietary inks that coat the electrolyte. Unlike other types of fuel cells, SOFCs do not require precious metals, corrosive acids, or molten materials to create. Ambient air enters the cathode side of the fuel cell as it heats up inside the energy server. Meanwhile, the steam mixes with fuel (natural gas or biogas) flowing from the anode side to produce reformate fuel. As the reformed fuel passes through the anode, it attracts oxygen ions from the cathode. Oxygen ions combine with the reformed fuel to produce electricity, steam, and carbon dioxide.
Data centers are becoming a vital part of today's digital technology-driven world. Many industries rely on data centers, from cloud computing to telecommunications to finance. Providing these services 24/7 requires a lot of energy. According to Data Center Knowledge, 2% of America's total energy consumption is spent in these data centers, which can cost thousands of dollars each time a data center goes down. To stay online, data centers rely on primary and backup power. The demand for communication and computing power has created an opportunity for fuel cells. Fuel cells, alone or in combination with other technologies, can offer outstanding reliability. Installing fuel cells can generate electricity at a lower cost than grid power. Clean, reliable, and scalable, fuel cells are an attractive option for data centers to meet their energy demands and sustainability goals. Fuel cells are in line with the move to reduce the environmental impact of data centers. They go from low to zero emissions depending on the fuel source. Data centers require continuous and reliable power delivery. A comprehensive backup power plan that includes fuel cells and other power sources can provide the 99.9999% availability data center needs. Achieving 99.9999% uptime means 31.5 seconds or less of downtime per year. This has led companies to consider fuel cells in their data centers. Fuel cell prices are becoming increasingly affordable. This creates a competitive advantage over power grids and backup generators. Rather than sitting idle most of the time like diesel generators, hydrogen-powered infrastructure has real potential beyond providing backup power. As an example, when eBay opened their data center in Salt Lake City, Utah in 2013, they used 6-megawatt Energy fuel cells as the primary power source for the facility, with the grid only used as a backup. In 2015, eBay added another 3.75 MW of Bloom Fuel Cells, bringing the total to 9.75 MW. With a fuel cell system, eBay has eliminated the need for large backup generators.
In 2020, the US Department of Energy (DOE) selected 12 projects to receive approximately USD34 million in federal funding under the Financing Opportunity Announcement (FOA), Small Scale Solid Oxide Fuel Cell Systems, and Hybrid Electrolyser Technology Development. This research effort is part of DOE's Office of Fossil Energy (FE)'s SOFC program to enable the generation of highly efficient, low-cost electricity from coal and natural gas with near-zero emissions to the atmosphere. The selected projects pursue a common goal of ensuring efficient and reliable power grids while protecting the environment
In 2021, Philips announced a USD3 million grant from the US Department of Energy to advance the development of high-performance reversible solid oxide fuel cells. Phillips is working with the Georgia Institute of Technology (Georgia Tech) to demonstrate the commercial feasibility of a low-cost, high-efficiency reversible solid oxide fuel cell (RSOFC) system for hydrogen and power generation. The technology is one of many that Philips is pursuing as part of its commitment to a sustainable, low-carbon energy future.
Elcogen AS, a European manufacturer of clean energy technologies providing affordable green hydrogen and zero-emission electricity, with approximately USD24 million from HydrogenOne Capital Growth plc announces the completion of the investment to expand the capacity to enable the production of green hydrogen using reversible solid oxide cell technology. This is intended to help finance the expansion of Elcogen's facility in Tallinn to create a new automated solid oxide fuel cell production line. It will initially expand to 25 MW/year, increasing to 50 MW/year (equivalent to 100-200 MW for electrolysis). mode); which will allow the company to continue to invest in research and development to further advance its solid oxide technology and fuel cells.
In 2020, Cummins Inc. announced that it had received two federal grants totaling USD4.6 million to advance the commercialization of its solid oxide fuel cell (SOFC) technology. A US Department of Energy (DOE) grant will fund two of his projects that demonstrate the potential of SOFCs. An investment of USD2.6 million DOE grant will help Cummins build a small 20-kilowatt (kW) SOFC power system at the University of Connecticut that can run on natural gas but can use multiple fuels as it runs for 5,000 hours to demonstrate durability.
The global solid oxide fuel cells market is segmented based on type, application, end user, and region. Based on type, the market is bifurcated into planar and tubular. Based on application, the market is further bifurcated into stationary, transportation, and portable. Based on end user, the market is bifurcated into commercial, data centers, military & defense, and others. Based on region, the market is further bifurcated into North America, Asia-Pacific, Europe, South America, and Middle East & Africa.
Major market players in the global solid oxide fuel cells market are Bloom Energy Corporation, H2E Power Systems Inc., Watt Fuel Cell Corporation, Ceres Power Holdings PLC, Elcogen AS, Sunfire GmbH, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd., Ceres Power Holdings PLC, LG Fuel Cell Systems Inc., and Doosan Fuel Cell Co., Ltd.
In this report, the global solid oxide fuel cells market has been segmented into the following categories, in addition to the industry trends which have also been detailed below:
(Note: The companies list can be customized based on the client requirements.)