多孔炭材料市场现状分析及发展前景

多孔炭材料市场现状分析及发展前景

碳素材料行业的竞争格局目前，国内外碳素企业众多，行业已经高度市场化。世界范围内碳素行业集中度较高，主要集中在德国、美国、日本、法国、中国及印度，但各国主流石墨制品均为石墨电极，特种石墨产品占比相对较小。德国、美国、日本、法国的特种石墨产品以等静压石墨为主，上述四国拥有先进的等静压石墨生产技术，拥有较强的技术优势。由于长期以来受德国、美国、日本、法国在等静压石墨工艺技术和设备技术方面的壁垒的限制，国内等静压石墨产量较少，基本依赖进口。与国外同类产品相比，我国产品虽然性能略有差异，但由于成本与价格较低，产品性价比优势明显，与国外产品竞争时具有一定的性价比优势。整体规模偏小。同传统碳素材料相比，特种石墨生产工艺技术含量较高，对生产技术、设备能力及工艺装备水平有较高的要求。现阶段，我国特种石墨行业呈现金字塔型分布，工艺和技术水平先进，具有一定自主研发能力、实现生产规模化的企业较少。全国从事特种石墨生产的企业仅几十家，大部分企业规模较小，技术落后或者不具备完整工序，具备完整工序、产能普遍规模较小，导致大多数企业难以形成很强的市场竞争力。产品结构不合理。目前国内碳素产品仍以传统碳素材料为主，其中大部分产品为石墨电极，特种石墨占比较小，由于长期以来受其他国家工艺技术和设备技术壁垒，国内大部分企业只能生产中粗石墨或细颗粒石墨，等静压石墨则80%的需求量依赖进口。多数企业缺乏核心竞争力。特种石墨行业内的绝大多数企业科研投入较低，自主开发和创新能力较弱，缺乏具有先进水平的核心技术，缺乏研发试验手段。行业中只有少数骨干企业具有较强的自主研发能力。部分特种石墨行业领先企业快速发展。近年来，特种石墨行业的迅速发展，给行业内领先企业带来了快速成长的机遇。行业领先企业凭借技术和管理优势逐步形成强势品牌，占据了稳定的市场份额。多孔碳应用前景广阔多孔碳是指具有不同尺寸孔结构的碳材料。多孔碳是一种新型多孔材料，具有孔结构可调、易功能化、比表面积大、导电性优、稳定性好等特点。多孔碳特点突出，在造纸、陶瓷、骨修复、污水处理、能量储存、药物缓释、电化学、分子吸附等领域具有广阔应用前景。多孔碳孔径大小可变，根据孔径不同，多孔碳可分为微孔碳、中孔碳以及大孔碳三种，在类型上，多孔碳又分为活性炭、碳分子筛、活性炭纤维、多孔纳米碳、分级多孔碳等品种。多孔碳制备方法较多，包括模板法、激光烧蚀法、活化法、凝胶结晶法、盐析法、共沉淀法、乳状液膜法等。多孔碳类型较多，在消费升级下，具有绿色、高效、安全、环保等特点的高端多孔碳发展空间更大。由于应用领域广泛，近年来，多孔碳市场销量保持增长趋势，2021年，全球多孔碳市场销量达到200万吨以上，同比增长3．0%，市场规模约为42．4亿美元，预计2026年，全球多孔碳市场规模将达到55．6亿美元。早期全球多孔碳产能主要集中在发达国家，如荷兰、美国、日本等地区，后随着环保监管日益严格、人工成本上涨，多孔碳产能逐渐向东南亚、印度、中国等地区转移。目前我国已成为多孔碳生产大国，产能占比超过四成，其中活性炭生产规模和出口规模位居全球首位。在全球多孔碳市场上，日本可乐丽、美国卡博特、大阪燃气化学等海外企业具有先发、技术优势，占据高端市场主要份额。我国虽是多孔碳生产大国，但企业规模普遍较小、生产设备自动化水平低、生产工艺较为落后，行业在技术、创新能力、产品质量等方面与发达国家相比仍存在较大差距。目前，国内多孔碳生产企业有神华宁夏煤业、山西新华化工、福建鑫森炭业、江苏竹溪活性炭等。多孔碳种类多、特点突出，应用领域广泛，在消费升级背景下，多孔碳市场发展前景较好。多孔碳是国内外研究热点，国外企业起步早、技术先进，占据高端市场主要份额，我国是多孔碳生产大国，但企业规模普遍较小、产品性能较低，未来我国多孔碳产业结构仍需优化，环保、绿色、高效将成为其重要升级方向。多孔炭行业发展沿革传统多孔炭产业主要以活性炭为主，活性炭于二十世纪初起步于欧洲，长期以来欧美国家主导了活性炭产业的发展。从全球活性炭供应结构来看，欧、美、日本等发达国家和地区厂商供应的主要为高端活性炭产品；中国大部分厂商供应的活性炭主要为中低端活性炭产品，专用性差，产品单位附加值、人才、技术、企业规模等方面仍与发达国家存在较大差距。从20世纪90年代起，活性炭产业逐渐从欧美发达国家向发展中国家转移，特别是煤炭资源丰富的中国及林业资源丰富的东南亚，以中国为代表的发展中国家活性炭产业突飞猛进，成为活性炭产业新的增长极。经过近30年的发展，中国已经成为世界上最大的活性炭生产国和出口国。国内活性炭行业处于成长期，行业整体竞争较激烈。2010年以来，受宏观环境影响，我国生物质活性炭行业面临需求下滑和成本高企的压力，大批小厂家停产；生物质活性炭行业经历了自2012年来的大规模强制洗牌后，随着供给侧结构性改革的有序推进，市场环境逐步转暖；2017年以来，国家环保政策日趋严格，活性炭行业一批不符合环保要求的中小型工厂被淘汰整合，加快了产业资源向技术水平先进的活性炭企业集中，国内活性炭行业迎来向高质量发展的新阶段。近年来，随着新能源、新材料、节能环保等战略新兴领域的快速发展，新型多孔炭材料的应用得到了极大丰富和发展，尤其是炭分子筛、活性炭纤维、多孔纳米碳、碳电极材料、多孔石墨烯、多孔炭黑逐渐成为下游诸多细分领域中不可或缺的功能性新型材料。碳材料行业市场需求现状2019年我国碳碳材料市场需求量2967万吨，2020年3458万吨，增速16．54%，2021年需求量超4000万吨，增速17．66%。碳碳复合材料是一种以碳作为基础材料、碳纤维增强的复合材料，具有高壁模量、高比强度、高耐温性、高传热性等优点，不仅可以最为功能材料使用，同时也可以作为结构材料来对负荷进行承载，可以在高温环境下使用，应用前景十分广阔。未来随着碳碳复合材料应用领域的不断拓展和延伸，其需求量将不断增加，预计至2027年，中国的碳基复合材料产量将超过8000吨。碳素材料行业发展概况碳素材料是一种古老的材料，又是一种新型材料。早在史前，人类就与炭物质发生了关系。公元前8000年，人类就已经将木炭用于取暖、煮食等；公元前3000年开始，有色金属冶炼就用炭加热或还原制取金属；公元2世纪，中国汉代已经开始用煤烟制墨，16世纪中国明代的冶炼工业已用天然石墨和粘土制成耐火坩锅，这是人类早的碳素制品。虽然人类很早就利用碳素材料，但从原始、粗糙的碳素材料发展到近代的、高质量的工业碳素材料，从世界范围看也仅有一百多年的历史。1842年德国人本生（R．H．Bunsen）用2份能结焦的煤粉和1份焦炭粉混合在钢模中加压成型，然后焙烧制成炭质电极，这是近代碳素制品工业的先驱。此后，伴随着冶金、电化学、电器机械等行业的发展，碳素材料开始得到开发利用，尤其在这段时间后期人们进行了大量的有关电能利用的开拓性工作，如碳刷、碳电阻柱、电热和电化学用电极等相继得到发明和利用，碳素材料开始工业化生产1896年，爱迪生的学生艾奇逊（E．G．Acheson）利用其发明的箱式电阻炉制造出第一只人造石墨电极，使得碳素材料从碳质跨越到石墨质，此后逐步利用其导电性、耐腐蚀性、耐热性、润滑性和导热性等特性，在炼钢电极、电解板、发热体、坩埚、电刷、密封圈等石墨制品方面取得突破性进展，并作为工业材料被广泛应用在炼钢、制碱、电气以及机械等领域。人造石墨的出现为碳素工业的发展揭开了新的一页。中国碳素工业起步较晚但发展较快。中国碳素工业起步于国家一五期间建设的156项重点工程。引进前苏联技术的吉林炭素厂1952年筹建、1955年建成投产，成为中国碳素工业的摇篮，之后我国又陆续兴建了兰州、上海炭素厂和南通炭素厂，这四家国有碳素企业成为中国碳素企业的四大骨干企业。与行业发展历程相适应，自起步以来，国内碳素企业以石墨电极等传统碳素产品生产为主，主要以钢铁和金属冶炼行业为下游。我国是石墨生产和出口大国，同时也是进口大国，大部分以中碳或高碳形式直接出口，而高、精、尖工艺需要的石墨产品大部分从国外进口。一些发达国家把石墨列入战略储备资源，严格限制其开采、加工与出口，并且对石墨研发技术做了严格的保密规定。我国虽然是石墨大国，但不是石墨强国。目前仅能加工初级产品，缺少高附加值精深加工石墨产品及制品，石墨高技术产品需要大量进口，进口价约为出口价格的24．6倍。我国石墨及碳素制品行业，一方面低端产品产能过剩、市场供大于求，如普通功率石墨电极、铝用阳极和普通阴极炭块等；另一方面高技术含量、高附加值的产品，如大规格大功率炭电极、核石墨、航空航天用石墨和各领域用特种石墨及炭复合材料等又有相当数量的缺口。石墨及碳素制品行业产品结构不合理的深层次原因在于技术开发投入不足，产业自主创新和技术集成创新能力弱，产品结构的优化升级缺乏强有力的技术支撑。多孔炭行业发展趋势（一）产业结构进一步优化，多孔炭行业整体竞争力增强近十几年来，虽然我国多孔炭材料工业逐步发展成为全球最大的多孔炭材料生产国，但是与发达国家相比，我国的多孔炭材料工业仍然存在很大差距，主要表现在：一方面企业规模小、生产工艺比较落后、生产设备自动化程度低、不利于大规模、连续化生产，造成较大的资源浪费和环境污染；另一方面多孔炭材料产品整体品质较低且专用性差，产品销售无序竞争严重，小企业为了生存相互之间恶性竞争，从而引起整个行业利润率下降，既影响了国内多孔炭材料工业的发展和市场的培育，也影响了与国外多孔炭材料厂商的竞争力。面对着日益激烈的国际竞争环境，随着国内多孔炭材料消费市场的逐渐成熟，我国多孔炭材料工业必将进一步调整优化产业结构：一部分规模小、耗能大、污染严重的小型多孔炭材料生产企业必将被市场所淘汰，而行业内技术先进的优势企业必将通过联合、兼并、收购等方式进一步扩大生产规模和市场份额，增强自身竞争力，产业资源将向着规模较大、技术先进、产品结构优化并具有品牌优势和良好售后服务的产业龙头企业集中。随着多孔炭材料行业产业结构的进一步优化，市场恢复正常竞争秩序，一批优势企业必将引导科研生产和贸易转型升级，通过科技创新和产品结构优化两方面推进工作，使多孔炭材料产业走经济、环境、社会三赢的可持续发展之路，并逐步形成若干优势互补、内外结合、附加值高、创新能力强的多孔炭材料经济增长带和产业群。在保持多孔炭材料贸易持续发展的前提下，我国多孔炭材料工业正朝着科技含量高、环境污染少、比较优势大、人力资源得到充分发挥的新型工业迈进。具备技术优势的多孔炭材料生产企业正积极加大技术研发投入，致力于生产工艺的改进，生产设备大型化、生产过程连续化，使资源得到最大限度地利用，最终实现生产流水线的自动化和清洁化，在降低生产成本和显著提高劳动生产率的同时提高产品质量的稳定性，使得各项经济技术指标达到国际先进水平。（二）内需和出口保持同步增长，多孔炭未来市场空间广阔在多孔炭材料下游市场需求方面，多孔炭材料的应用领域不断拓展、不断深化，尤其是在水处理、空气净化、汽车应用、溶剂与废气回收等领域发展迅速。就国内市场而言，随着我国人们生活水平的提高和环保意识的增强，食品、医药、水处理、空气净化等领域对多孔炭材料的需求将保持较快增长态势；另外，随着国家对大气污染物排放标准的不断提高，加油站、炼化企业和发电企业等污染源对多孔炭材料产品的需求也将日益增长。与国外成熟市场相比，我国多孔炭材料需求市场正处于导入期向成长期过渡的时期，在此阶段，我国下游领域对多孔炭材料产品的需求迅速增加。就出口市场来看，发达国家的多孔炭材料需求在过去几年里一直保持稳步增长，传统需求领域（水处理、食品饮料、工业应用等）在未来几年仍将保持稳步增长的趋势；而同时，一些新兴应用领域，诸如医药、高能电池、复合催化剂、高密度能源物质贮存、高纯物质的分离精制等领域的需求不断增加。（三）国内企业向高端多孔炭材料市场进军多孔炭材料产能向发展中国家转移，中国、印度和东南亚国家已成为主要的多孔炭材料供应国，但是全球高端多孔炭材料市场依然被可乐丽、卡博特等日本、美国老牌企业主导。其次，随着我国推进供给侧改革，环保政策趋严，一批中小厂商退出竞争，我国多孔炭材料头部企业将获得更多产业资源，向高端多孔炭材料市场攀升。最后，我国生物质多孔炭材料生产主要集中在福建、江西和浙江三省，其森林资源丰富，生物质多孔炭材料产量占全国比重超过70%；山西、宁夏等煤炭资源丰富的省份，其煤质多孔炭材料产量占全国比重高达80%以上。随着煤质多孔炭材料性价比下降，生物质多孔炭材料有望在环保领域替代煤质多孔炭材料，占据更多市场份额。（四）多孔炭材料应用不断取得突破随着近年来新能源，新材料等战略新兴行业的快速发展，多孔炭材料凭借其发达的微孔结构、巨大的比表面积、优异的吸附活性、稳定的物理和化学特性，与新材料、新能源科技创新深度融合，衍生出大量创新型的复合型功能新材料，尤其是功能优异、定位中高端的多孔炭材料产品如硬炭、硅碳复合材料等，可应用于新能源钠离子电池、锂离子电池等新能源、新材料产品领域。未来，随着新能源、新材料、节能环保等战略新兴领域的快速发展，多孔炭材料的应用将得到继续深化和发展，尤其是高端多孔炭材料越来越成为下游诸多细分领域中不可或缺的功能性新型材料。碳素材料行业集中度不高当前我国石墨及碳素制品行业存在行业竞争无序、宏观管理失控等问题。作为一种宝贵的不可再生资源，石墨具有重要的战略价值。但是，长期以来国家对石墨资源的管理没有纳入一个规模的渠道，造成了石墨主产区各自为政的局面。随着，国家对石墨及碳素制品行业的日渐重视，加强宏观管理和控制已成必然趋势。因此，今后重点企业的竞争战略将会以大力推进石墨工业结构调整为重点；积极开拓国际市场，组建石墨大型企业集团为趋势。碳素材料具有电和热的良传导性、电特性、润滑性、高温特性、耐化学腐蚀性、耐热性、耐高温热剥落性、电化学性能等基本特性。碳素尤其是特种石墨已经成为现代工业不可或缺的重要物料和工业材料，依靠其固有特性，经常以基础原料、模具、用具、部件、构件以及结构材料等形式被广泛应用在各种行业不同环境、不同生产条件的工业产品制造过程。碳素行业是一个非常多元化的产业，既有传统工业的基础，又具备高技术、高科技发展的机遇和空间，行业发展前景长期向好。同时，碳素行业也是对石化和煤化工行业的废渣进行深加工再利用，是一项能源二次利用、符合循环经济理念的产业。电火花加工对特种石墨的需求稳定增长。电火花加工的主要优势在于能适用于难切削材料的加工，工具电极与工件不接触，两者间作用力很小，适用于加工特殊及复杂形状的零件。在电火花加工工艺中，作为阳极的工具电极可以使用铜质材料，也可使用石墨材料。石墨电极与铜电极相比具有比铜轻，密度只有铜的20%、易加工、切削加工不易产生应力及热变形、熔点在3，000℃以上时热膨胀系数小的特点。在特种石墨的需求结构中，电火花加工占比约15%，是需求量最大的下游用户之一。电火花加工石墨产品中使用高档石墨约为25%，使用中低档石墨约为75%。核安全加快石墨材料在核电中的应用。日本福岛核事故引发核电危机，核安全成为未来核电发展的关键因素。欧洲一些国家放缓或停止了核电站的建设，德国甚至宣布2020年关闭核电站，我国也在重新审视核电发展的规划。但从长期看，核电依然是发电效率最高、最有前途的发电机组，我国大力发展核电的长期规划没有改变。在核电建设中，核安全是首位。高温气冷堆是国际核能界公认的目前安全性最高的新型核反应堆，是未来核电装置的发展趋势。石墨是中子的慢化剂和优良的反射剂，其自身很多优良特性确立了它在核工业领域中关键材料之一。在高温气冷堆中，炭材料是不可缺少的减速材料、反射材料和结构材料。高温气冷堆需要大量的高级石墨材料，可以说没有核石墨材料就无法建成高温气冷堆。在高温气冷堆中由于用氦气作为冷却剂，用碳素及陶瓷材料作为燃料的包覆材料，用石墨或炭质材料作为减速材料和炉芯结构材料，可以把接近1，000℃的高温气体导出反应堆外作为能源使用。国际上已经建立了多座开发研究用高温气冷堆。此外，核石墨可以用来制作热结构件，各向同性炭石墨材料用于制作石墨球、堆芯材料、电极等核石墨制品。其他需求：模具、连铸和人造金刚石石墨增长潜力不容忽视）其他需求：模具、连铸和人造金刚石石墨增长潜力不容忽视。我国用于制造模具和连铸的石墨数量较大，石墨模具和连铸用各类石墨约占总需求量26%。机械工业中的铸造行业大量使用石墨材料作为加压铸造、离心铸造、超硬合金的热挤压等加工模具。生产大规格的纯铜、青铜、黄铜等主要采用连铸的方法，其中对产品质量起着至关重要影响的结晶器就是用等静压石墨材料制成的。由于等静压石墨在热传导、热稳定、自润滑、抗浸润及化学惰性等方面具有良好的性能，使之成为制作结晶器不可替代的材料。等静压石墨还用于制作金刚石工具和硬质合金的烧结模具，光纤拉丝机的热场部件（加热器、保温筒等），真空热处理炉的热场部件（加热器、承载框等），以及精密石墨热交换器、机械密封部件、活塞环、轴承、火箭喷嘴等。多孔炭下游细分领域的市场规模（一）活性炭市场规模全球活性炭的传统生产大国包括中国，美国，日本及荷兰等国家，自从20世纪90年代起，北美、西欧等发达国家受原材料制约及生产成本不断上升的影响，其活性炭产业逐步向发展中国家转移。美国、日本和西欧等发达国家的活性炭生产逐步减少的同时，其国内市场需求仍稳步增长，而其国内生产的活性炭满足不了各种需求，需大量进口来进行补充。根据QYR（恒州博智）的统计及预测，2021年全球活性炭市场销售额达到了33亿美元，预计2028年将达到49亿美元，年复合增长率（CAGR）为5．8%（2022-2028）。中国活性炭工业生产起步于20世纪50年代，改革开放后开始高速发展，现已经拥有基本独立和完整的工业体系。目前，我国已经成为世界上最大的活性炭生产国和出口国。2021年我国活性炭整体产量为98．2万吨。近年来，随着中国经济的快速增长和对环境保护的日益重视，活性炭应用领域不断扩大，需求增长迅速。特别是中国关于环境保护的相关规则颁布后，水处理、机动车、溶剂和废气回收以及空气净化用的活性炭市场需求剧增，活性炭工业成为我国增长最快的工业部门之一。2019年我国活性炭市场规模为79．24亿元，同比增长10．92%。其中，木质活性炭市场规模36．26亿元，煤质活性炭市场规模42．98亿元。经过多年的发展，活性炭已经逐渐从工业用吸附剂转变为一种用途广泛的基础性材料。今后随着世界经济不断发展、人们生活水平进一步提高以及各国对食品医药安全标准、环境保护标准的日趋严格化，活性炭的传统应用市场将随之稳步扩大，预计2025年国内活性炭市场需求将达到93万吨左右。根据功能性专用活性炭的用途分类，功能性专用活性炭下游市场可分为VOCs治理及回收用活性炭、水处理活性炭等细分市场。VOCs是指挥发性有机物，其普遍用于石油化工、包装印刷、家居制造、汽车制造、电子等行业产品的生产。由于VOCs具有很强的强挥发性，实际使用过程中极易造成气化挥发和空气污染，其浓度过高时会严重影响人体健康，容易造成急性中毒、头痛、头晕、咳嗽、恶心、呕吐、昏迷等症状。若长期居住在挥发性有机物污染的环境中，可引起慢性中毒，损害肝脏和神经系统。近年来，随着我国工业生产的不断发展，VOCs已经成为我国大气污染的重要污染源之一，引起了国家及各地方政府的高度重视，已相继出台政策，对VOCs污染进行综合整治。环保产业作为我国战略性新兴产业，一直受到国家政策的大力支持。随着VOCs治理相关法律法规、行业政策、技术标准等的不断出台，VOCs治理行业的行业标准更加清晰，VOCs治理技术和管理理念快速发展，VOCs治理行业的发展更加健康稳健。此外，由于环保标准日趋严苛，需求企业对于VOCs治理技术、设备、材料的需求增加，VOCs治理市场需求被进一步释放。根据头豹研究院的数据，我国VOCs治理的市场规模预计在2023年达到666．6亿元。活性炭吸附法具有成本低，适用性强，分离速度快的特点，在VOCs治理回收中占据主导地位。根据华南理工大学测算，2020年中国工业源VOCs排放量约为1，357．5万吨。假设VOCs处理量占排放量的60%，在VOCs处理方法中，活性炭吸附法占比为90%，处理1吨VOCs所需的活性炭约为20kg，据此测算2020年我国VOCs领域活性炭市场规模约为15万吨。我国水资源短缺和水资源污染问题依然严峻。根据国家统计局发布的数据，截至2021年底，我国水资源总量29，520亿立方米，人均2，090．1立方米，约为世界平均水平的四分之一，是联合国13个贫水国之一，特别是北方和部分东部地区，人均水资源量严重偏低。随着我国经济的不断发展和人们生活水平的日益提高，生活和工业污水的排放量大幅增加，国家出台了一系列污水治理相关的行业政策，为环保用活性炭带来广阔的发展空间。得益于国家宏观政策的大力支持、资本投入力度加大、技术工艺的不断创新的全方位支持，我国污水处理行业得以快速发展，市场容量由2014年的1，572．2亿元增长至2021年的4，262．2亿元，年均复合增长率为14．7%；未来随着污水治理出水水质的提高、污水资源化利用的广度和深度的不断加强，污水治理需求进一步释放，行业容量有望持续稳定增长，预计2023年的市场容量可达到5，819．5亿元，2018-2023年的年均复合增长率达到16．4%。根据住建部《2021年城乡建设统计年鉴》，截至2021年全国污水处理能力2．08亿立方米/日，污水年排放量头625．0亿立方米，工业废水占比约为25%，城镇生活废水占比约为75%。生态环境部《2021中国生态环境状况公报》的数据显示，2021年底我国污水处理总量为584．6亿立方米，污水处理率为97．5%。污水处理主要有生物法、物理法、化学法三种方法，其中以活性炭吸附为代表的物理法占主要地位。根据测算，城市污水三级处理时，处理1吨废水排出0．03kg饱和炭；工业废水三级处理时，处理1吨废水排出0．17kg饱和炭。假设活性炭处理占污水处理总量的70%，同时考虑活性炭的可再生能力，经测算2021年污水处理领域活性炭需求量超过25万吨。根据头豹研究院预测2021-2023年中国污水处理行业CAGR为16．9%，预计污水处理将带动环保用活性炭需求保持较高增速。（二）炭催化剂及催化剂载体市场规模根据市场研究机构Ceresana发表的研究成果显示，到2021年催化剂的总市场价值将增加到220亿美元以上，其中中国市场的增长率较高。据新思界产业研究中心发布的《2018-2023年贵金属催化剂行业市场深度调研及投资前景预测分析报告》，预计2023年，中国贵金属催化剂行业的需求规模将扩大到205．6亿元。贵金属催化剂的应用几乎涉及到各行各业，是国民经济发展的重要基础。在石油、化学、医药等工业中的氢化还原、氧化脱氢、催化重整、氢化裂解、加氢脱硫、还原胺化、调聚、偶联、歧化、扩环、环化、羰基化、甲酰化、脱氯以及不对称合成等反应中，贵金属均是优良的催化剂；在环保领域，贵金属催化剂被广泛应用于汽车尾气净化、有机物催化燃烧、CO、NO氧化等；在新能源方面，贵金属催化剂是新型燃料电池开发中最关键的核心材料。然而，贵金属的低地壳丰度和高昂价格阻碍了其广泛的商业化应用。因此，大量的科研工作聚焦于开发高效的非贵金属和无金属碳基电催化剂，以此来取代或减少对贵金属的需求。与金属基催化剂相比，无金属炭基电催化剂拥有许多优势，如地壳丰度高、价格低廉、具有分子水平的结构可控性，以及多种催化活性位点的兼容性。不仅如此，通过对零维到三维碳结构进行杂原子、缺陷和吸附剂掺杂，可设计无金属炭基电催化剂的靶向活性位点以催化特定的化学反应。（三）炭基储能材料市场规模硬炭是指高温下难以被石墨化的炭，其具有很高的可逆比容量，低或非石墨化的硬炭可作为动力型锂离子或钠离子电池的负极材料。硬炭早期为锂离子电池负极材料所开发，首效等电化学性能有待提高限制了应用。硬炭负极材料比容量高，理论值约为530mAh/g，但是存在首次库伦效率低、长循环稳定性不高和压实密度低的问题。同时由于硬炭基材料储钠机理本身存在严重争议，不利于开发一种高性能硬炭基储钠负极，这些都限制了硬炭的早期应用。早期硬炭主要在锂电负极材料中和石墨掺混使用，以提高快充和低温下的电池性能。目前钠离子电池负极材料的研究主要集中在炭基材料、合金类、过渡金属氧化物及有机化合物等。在众多负极材料中硬炭材料具有结构多样、价格低廉、导电性良好、储钠容量高、嵌钠后体积形变小、环境友好和低氧化还原电位等优点。根据中国国际金融股份发布的研究报告《电池材料前瞻：钠电重生，硬碳先行》：储能场景为钠电应用提供坚实支撑，动力电池丰富了钠电应用场景。储能为钠电的应用提供了坚实的应用场景支撑，考虑到钠电产业化进程较缓的现状，在电化学储能领域，预估2025年新增部分钠电占比在15%左右。动力电池领域，钠离子电池主要对铅酸电池、磷酸铁锂市场进行部分替代，主要应用场景在低速乘用车以及商用车。当下由于钠电产业化还不成熟，成本较高，据此预估2024年前相关动力电池应用场景的渗透率不会超过2%。硬炭市场从无到有，2022-2025年需求量有望从0．2万吨提升到10．5万吨。考虑硬炭主要供给钠离子电池负极材料以及部分掺杂硬炭的锂离子动力电池，测算得出2022~2025年硬炭材料的需求量有望从0．2万吨/年提升到10．5万吨/年。考虑到近两年市场主要以进口为主，进口硬炭价格20万元/吨，国产硬炭价格普遍在10万元/吨或更低，随着国产硬炭出货量增加，估计硬炭平均价格会持续回落，预计至2025年硬炭材料市场空间为63亿元。超级电容炭通常称为超级活性炭或炭电极材料，是一种新型高吸附活性炭，其介于电池与普通电容之间，具有电容的大电流快速充放电特性。超级电容在、制造业等领域应用广泛，另外其还具备电池的储能特性，并且可以重复使用，其具有超长的循环寿命，可循环约20万次到100万次，在生命周期里储存和释放的电量大概是锂离子电池的6-10倍，放电时利用移动导体间的电子（而不依靠化学反应）释放电流，从而为设备提供电源。作为超级电容电极的核心材料，超级电容炭由于具有较大的比表面积、良好的导电性能、低廉的价格、较长的循环使用寿命和稳定的理化性质等特点常被视为制备双层电容器的首选电极材料，也是目前在超级电容器领域实现商业化应用的最为主要的电极材料，其在电容电极原料中使用量占比在90%左右，生产成本占比约30%-50%。随着未来对超级电容器需求量的增长，超级电容炭的市场需求也会随之增加。根据《纳米复合超级电容器材料手册》（SpringerInternatio