Umicore fuel cell catalysts
Around the world, the way energy is managed is changing, moving away from fossil fuels and towards more sustainable energy solutions, including for cleaner mobility. Umicore provides clean-tech solutions for all vehicle types including cathode materials used in lithium-ion batteries for electromobility and electro-catalysts for fuel cell vehicles.
A fuel cell is like a battery in that it generates electricity from an electrochemical reaction, and is built with an anode and a cathode. However, fuel cells do not run down or need recharging. The main difference between a battery and fuel cell is that a battery stores energy, while a fuel cell generates energy. A fuel cell takes an energy source (the “fuel”), such as hydrogen, and an oxidizing agent, oxygen from air, and through its reaction converts it into electricity . In doing so, as long as air and fuel are supplied, a fuel cell can run indefinitely. The assembly of fuel cell components is referred to as a stack, which is the power generation unit of a fuel cell system. Typically batteries and fuel cells can be found working together, where a battery will store the electricity a fuel cell is generating and the total energy output will be the combined output from the two energy sources. At Umicore, our tailor made PEM fuel cell catalysts provide superior performance to accelerate the development of fuel cells, boasting longer ranges, shorter refueling times and higher energy density.
In the move towards cleaner mobility, and with the technology maturity now demonstrated, fuel cell drivetrains are gaining momentum in the trend towards electrified vehicles. Since 2019, Umicore has recorded strong growth in the demand of fuel cell catalysts used in the transportation segment. To support the rapid growth of our automotive customers we have created a new and promising business unit for fuel cell and stationary catalysts and are ready to ramp up our production.
With 30 years of experience developing Proton Exchange Membrane (PEM) fuel cell catalysts, covering both anode and cathode electrode applications, Umicore’s competitive products are key components of commercial stack platforms found on the road today. We are present in most of the development platforms of the biggest OEMs, and our R&D centers and industrial production activities both in Germany and South Korea are well placed to globally serve our automotive customers. We expanded our production capacity in South Korea, close to Umicore’s technology development center near Seoul, to support the growth of Hyundai Motors Group and we will as well support our other automotive customers allowing further expansion to cover future growing demand.
Umicore’s fuel cell material solutions are also applicable for water electrolysis, the cleanest production of low-carbon hydrogen. Looking ahead, we share the vision that clean hydrogen has a key role to play in decarbonizing the energy, mobility and industry systems. Scaling up of hydrogen technologies is direly needed to achieve competitiveness across many applications and reach its full deployment potential by 2050. Hydrogen technologies are therefore crucial to climate change mitigation while delivering on economic value creation and generating massive job opportunities.
Umicore also closes the loop for fuel cells, recycling end-of-life and production waste in our Precious Metals Refining operations, a world market leader in eco-efficient recycling of complex waste streams containing precious and other non-ferrous metals. At Umicore, after recovering precious metals, we are able to convert these scarce metals back into advanced materials for new fuel cell technology.
Today, fuel cell vehicles are already circulating on roads all over the globe though in limited numbers. Market deployment of fuel cell vehicles will intensify provided that a refueling infrastructure is sufficiently developed. Electric buses and energy demanding heavy duty applications such as trucks will strongly rely on fuel cell technology. On the road to 2050, fuel cell electric vehicles will dominate long range and medium-high duty applications.
Fuel cells have a clear role to play in the engine and energy mix providing one of the various technologies required towards zero emissions. They provide the best of both worlds by combining the environmental advantages of battery drivetrains with the driving range and refueling time of internal combustion engines. Therefore, as a complementary technology, Umicore’s fuel cell catalysts are clearly part of our unique technology portfolio offering the full spectrum of clean mobility materials.
Les choix énergétiques évoluent partout dans le monde, délaissant les combustibles fossiles pour se tourner vers des solutions énergétiques plus durables, notamment pour une mobilité plus propre. Umicore fournit des solutions de technologies propres pour tous types de véhicules, y compris les matériaux pour cathodes utilisés dans les batteries lithium-ion pour la mobilité électrique et les électrocatalyseurs pour les véhicules à pile à combustible.
Une pile à combustible ressemble à une batterie dans le sens où elle produit de l’électricité grâce à une réaction électrochimique, et est construite autour d’une anode et d’une cathode. Cependant, les piles à combustible ne se déchargent pas et ne doivent pas être rechargées. La principale différence entre une batterie et une pile à combustible est qu’une batterie stocke de l’énergie, tandis qu’une pile à combustible génère de l’énergie. Une pile à combustible utilise une source d’énergie (le « combustible »), telle que l’hydrogène, et un agent oxydant, l’oxygène de l’air, et leur réaction fournit de l’électricité. De cette façon, une pile à combustible peut fonctionner indéfiniment, tant qu’il y a un apport d’air et de combustible. L’assemblage des composants de la pile à combustible est appelé « stack », soit l’unité de production d’énergie d’un système de pile à combustible. En général, les batteries et les piles à combustible fonctionnent ensemble, la batterie stockant l’électricité produite par la pile à combustible et la production totale d’énergie étant la combinaison des deux sources d’énergie.
Chez Umicore, notre catalyseur sur mesure à membrane électrolytique polymère (PEM) pour piles à combustible offre des performances supérieures permettant d’accélérer le développement des piles à combustible, avec des autonomies plus longues, des temps de recharge plus courts et une densité énergétique plus élevée.
Dans le cadre de l’évolution vers une mobilité plus propre, et grâce à la démonstration récente de la maturité technologique, les groupes motopropulseurs à piles à combustible prennent de l’élan dans la tendance aux véhicules électrifiés. Depuis 2019, Umicore a enregistré une forte croissance de la demande de catalyseurs pour piles à combustible utilisés dans le secteur du transport. Afin de soutenir la croissance rapide de notre clientèle automobile, nous avons créé une nouvelle Business Unit prometteuse pour les catalyseurs pour piles à combustible et catalyseurs stationnaires (Fuel Cells & Stationary Catalysts) et sommes prêts à accélérer notre production.
Avec 30 ans d’expérience dans le développement de catalyseurs à membrane électrolytique polymère (PEM) pour piles à combustible, couvrant à la fois les applications d’électrodes pour anode et pour cathode, les produits compétitifs d’Umicore sont des composants essentiels des plateformes commerciales de stack que l’on trouve aujourd’hui sur les véhicules. Nous sommes présents sur la plupart des plateformes de développement des plus grands constructeurs automobiles, et nos centres R&D et activités de production industrielle en Allemagne et en Corée du Sud sont bien placés pour servir notre clientèle automobile dans le monde entier. Nous avons augmenté notre capacité de production en Corée du Sud, à proximité du centre de développement technologique d’Umicore près de Séoul, pour soutenir la croissance du groupe Hyundai Motors et nous allons également soutenir nos autres clients du secteur automobile avec un agrandissement supplémentaire permettant de répondre à la future demande croissante.
Les solutions Umicore de matériaux pour piles à combustible peuvent également être utilisées pour l’électrolyse de l’eau, la production la plus propre d’hydrogène pour les applications à faible émission de carbone. Pour l’avenir, nous partageons la vision selon laquelle l’hydrogène propre a un rôle essentiel à jouer dans la décarbonisation des systèmes énergétiques, industriels et de mobilité. L’intensification des technologies de l’hydrogène est absolument nécessaire pour améliorer la compétitivité dans de nombreuses applications et atteindre un plein potentiel de déploiement d’ici 2050. Les technologies de l’hydrogène sont donc cruciales pour atténuer le changement climatique tout en créant de la valeur économique et en générant des opportunités massives d’emploi.
Par ailleurs Umicore ferme la boucle des piles à combustible en recyclant les déchets de production et les matériaux en fin de vie dans ses opérations de Precious Metals Refining, leader du marché mondial du recyclage éco-efficace des flux de déchets complexes contenant des métaux précieux et autres métaux non ferreux. Chez Umicore, une fois que nous avons récupéré des métaux précieux, nous sommes capables de reconvertir ces métaux rares en matériaux avancés pour la nouvelle technologie de piles à combustible.
À l’heure actuelle, des véhicules à pile à combustible circulent déjà sur les routes du monde entier, toutefois en nombre restreint. Le déploiement sur le marché des véhicules à pile à combustible s’intensifiera à condition qu’une infrastructure de ravitaillement soit suffisamment développée. Les bus électriques et les applications pour véhicules utilitaires lourds consommant énormément d’énergie, comme les camions, reposeront fortement sur la technologie des piles à combustible. D’ici 2050, les véhicules électriques à pile à combustible domineront les applications de grande autonomie pour les véhicules de moyen ou fort tonnage.
Les piles à combustible ont un rôle manifeste à jouer dans le mix moteur et énergie, en fournissant l’une des différentes technologies nécessaires pour atteindre l’objectif « zéro émission ». Elles offrent le meilleur des deux mondes en combinant les avantages environnementaux des groupes motopropulseurs à batterie avec l’autonomie et le temps de ravitaillement des moteurs à combustion interne. Par conséquent, en tant que technologie complémentaire, les catalyseurs Umicore pour piles à combustible font partie de notre portefeuille technologique unique offrant une gamme complète de matériaux de mobilité propre.
Overal ter wereld verandert de manier waarop met energie wordt omgegaan: er wordt afgestapt van fossiele brandstoffen en overgestapt op duurzamere energieoplossingen, onder meer voor een schonere mobiliteit. Umicore levert hoogtechnologische, schone oplossingen voor alle voertuigtypes, inclusief kathodematerialen voor lithium-ionbatterijen voor elektromobiliteit en elektrokatalysatoren voor brandstofcelvoertuigen.
Een brandstofcel lijkt op een batterij omdat ze elektriciteit opwekt via een elektrochemische reactie en een anode en een kathode heeft. Brandstofcellen raken echter niet uitgeput en moeten niet worden opgeladen. Het grootste verschil tussen een batterij en een brandstofcel is dat een batterij energie opslaat, terwijl een brandstofcel energie opwekt. Een brandstofcel zet haar energiebron (de ‘brandstof’) zoals waterstof om in elektriciteit door middel van de reactie met een oxidatiemiddel, zuurstof uit de lucht. Dat betekent dat een brandstofcel onbeperkt kan blijven werken zolang lucht en brandstof worden toegevoerd. Het geheel van brandstofcelcomponenten wordt een stack genoemd en vormt de energieopwekkingseenheid van een brandstofcelsysteem. Meestal werken in een systeem batterijen en brandstofcellen samen, waarbij een batterij de elektriciteit opslaat die wordt gegenereerd door een brandstofcel en de totale energie-output bestaat uit de gecombineerde output van de twee energiebronnen. Bij Umicore leveren onze op maat gemaakte PEM-brandstofcelkatalysatoren superieure resultaten om de ontwikkeling van brandstofcellen te versnellen, met een groter rijbereik, kortere tanktijden en een hogere energiedensiteit.
Met de overstap naar een schonere mobiliteit en de maturiteit die de technologie nu heeft bereikt, winnen brandstofcelaandrijvingen aan belang in de trend naar elektrische voertuigen. Sinds 2019 noteert Umicore een sterke groei van de vraag naar brandstofcelkatalysatoren voor de transportsector. Om de snelle groei van onze automobielklanten te ondersteunen, hebben we een nieuwe en veelbelovende business unit voor brandstofcel- en stationaire katalysatoren opgericht. We zijn klaar om onze productie op te voeren.
Omdat Umicore 30 jaar ervaring opbouwde in de ontwikkeling van katalysatoren voor protonuitwisselingsmembraanbrandstofcellen (PEM), voor zowel anode- als kathode-elektrodetoepassingen, zijn onze concurrerende producten een onmisbaar onderdeel geworden van de commerciële stackplatformen die vandaag al op de weg gebruikt worden. We zijn aanwezig in de meeste ontwikkelingsplatformen van de grootste autoproducenten, en onze O&O-centra en industriële productieactiviteiten in Duitsland en Zuid-Korea zijn uitstekend geplaatst om onze klanten in de autosector wereldwijd te bedienen. We hebben onze productiecapaciteit in Zuid-Korea, dicht bij het technologieontwikkelingscentrum van Umicore in de buurt van Seoel, uitgebreid om de groei van Hyundai Motors Group te ondersteunen. Ook onze andere klanten in de autosector zullen we ondersteunen met eventuele verdere uitbreidingen om aan de toekomstige groeiende vraag te voldoen.
De brandstofcelmateriaaloplossingen van Umicore kunnen ook worden gebruikt voor waterelektrolyse, de schoonste productie van koolstofarme waterstof. Wij delen de visie dat bij het koolstofvrij maken van de energie-, mobiliteits- en industriële systemen een belangrijke rol zal worden weggelegd voor schone waterstof. Waterstoftechnologieën moeten dringend worden opgeschaald om concurrerend te worden voor tal van toepassingen en tegen 2050 hun volledig potentieel te bereiken. Ze zijn cruciaal om de klimaatverandering te beperken en tegelijk economische waarde en enorm veel werkgelegenheid te creëren.
Umicore sluit bovendien de kringloop voor brandstofcellen door de recyclage van materialen aan het einde van hun levensduur en productieafval in onze Precious Metals Refining-activiteiten. We zijn een wereldmarktleider op het vlak van milieu-efficiënte recyclage van complexe afvalstromen die edele en andere non-ferrometalen bevatten. Bij Umicore kunnen we na de terugwinning van edele metalen die schaarse metalen opnieuw omzetten in geavanceerde materialen voor nieuwe brandstofceltechnologie.
Overal ter wereld zijn er nu al brandstofcelauto's in gebruik, maar hun aantallen zijn nog beperkt. Als de tankinfrastructuur voldoende wordt ontwikkeld, zullen in de toekomst veel meer brandstofcelvoertuigen op de markt worden gebracht. Elektrische bussen en energie-intensieve zware toepassingen zoals vrachtwagens zullen sterk afhankelijk zijn van brandstofceltechnologie. In de aanloop naar 2050 zullen elektrische voertuigen met brandstofcellen de langeafstands- en middelzware toepassingen domineren.
Het is duidelijk dat brandstofcellen een rol zullen spelen in de motor- en energiemix als een van de verschillende technologieën die nodig zijn om de koolstofuitstoot tot nul te herleiden. Ze combineren het beste van twee werelden door de milieuvoordelen van batterijaandrijving te koppelen aan het rijbereik en de tanktijd van verbrandingsmotoren. De brandstofcelkatalysatoren van Umicore zijn dan ook een complementaire technologie die duidelijk past in onze unieke technologieportefeuille met een volledig gamma aan materialen voor schone mobiliteit.