Драгоценный двигатель водородного перехода

Палладий — металл малотоннажный: по объемам добычи и производства он уступает меди, никелю и даже редким землям. Согласно оценке Геологической службы США, в 2022 году на планете было добыто всего лишь 210 тонн палладия.

В то же время палладий имеет достаточно широкое применение. Он используется в ювелирной индустрии, медицине, электронике, автомобилестроении, нефтехимии и, как ни удивительно звучит, у него большие перспективы в энергетике.

Правда, сейчас ничто про светлое будущее палладия вроде бы не напоминает: цены на него на биржевых площадках идут вниз. Например, в январе нынешнего года стоимость палладия на New York Mercantile Exchange достигала $1,830 тыс. за тройскую унцию, в феврале сползла до $1,397 тыс. и сейчас никак не может пробиться выше отметки $1,450 тыс.

Такая динамика вызывает опасения у инвесторов, трейдеров и финансовых аналитиков, предполагающих дальнейшее удешевление палладия, исходя из действия целого комплекса факторов. По их мнению, курс палладия тесно коррелирует с положением дел в глобальной экономике, которая стоит на пороге рецессии или уже в нее вошла. Во всяком случае, экономики Европейского союза и США находятся далеко не в лучшем состоянии, да и Китай не радует чрезмерным позитивом.

В отраслевом разрезе потребление палладия традиционно определяется ситуацией в автомобилестроении — оно и в Европейском союзе, и в США в 2022 году пробуксовывало. Например, в 2022 году американский концерн Ford сократил продажи машин на 5,7% до 3,7 млн штук, немецкий BMW — на 4,5% до 2,1 млн штук. В 2023 году производство и реализация автомобилей могут уменьшиться на фоне раскручивания инфляции в ЕС и США и возросших ставок по автокредитам. Плюс может показать значительный рост выпуска электромобилей, не нуждающихся в палладиевых катализаторах.

Одновременно эксперты указывают на процесс замещения палладия более дешевой платиной. В 2022 году платина заменила 340 тыс. тройских унций палладия, и в 2023 году этот показатель может увеличить до 500 тыс. тройских унций. Расширяются запасы палладия на складах трейдеров, формируя тем самым избыточное предложение металла и давя на цены.

Следовательно, допускают они, фундаментальных оснований для укрепления спроса на палладий и подъема цен на него нет. Поэтому стоимость палладия продолжит и дальше катиться по наклонной и по существующим оценкам к концу 2023 года она может составить $1,1-1,2 тыс. за тройскую унцию, год спустя — аж $0,95-1,1 тыс.

С их пессимистическими взглядами трудно согласиться, поскольку они не учитывают ряд «мелочей», влияющих на глобальный рынок палладия.

Прежде всего стоит обратить внимание на ситуацию с добычей палладия. Как следует из данных вышеупомянутой Геологической службы США, в 2022 году она упала на планете на 2%, до 210 тонн. Вроде бы ерунда, вот только в масштабах мира подобное снижение — штука серьезная. И оно идет уже четыре года подряд. В 2018 году глобальная добыча палладия равнялась 220 тоннам, в 2019-м — 227, в 2020-м — 217, в 2021-м — 214 и в 2022-м — 210 тоннам.

Надежды на смену тренда с понижательного на повышательный нет. Собственно, и взяться ей неоткуда. За последние несколько лет геологоразведочные работы, проведенные иностранными производителями палладия, успехов не принесли — не было выявлено сколь-либо значимых новых залежей металла. А эксплуатационные запасы палладия в разрабатываемых месторождениях в США, Канаде и ЮАР неумолимо сокращаются.

По итогам же 2022 года на мировом рынке ощущалась нехватка палладия, оцениваемая в 550-600 тыс. тройских унций. Причиной послужил спад его выпуска компанией Sibanye-Stillwater, столкнувшейся с трудностями по обеспечению сырьем. В сходном положении дел оказались Anglo American Platinum и Impala Platinum: перебои в подаче электроэнергии на их предприятиях привели к падению объемов производства металла. Остальные игроки не смогли воспользоваться складывающейся конъюнктурой из-за ограниченных возможностей для роста добычи.

Российский «Норильский никель» предпочел корректировать добычу и выпуск палладия в зависимости от динамики спроса, стремясь поддерживать мировые цены на него на приемлемом уровне.

В 2023 году выпуск палладия на планете может подняться если его западные производители решат свои технические проблемы. Однако дефицит никуда не исчезнет, составив 400 тыс. тройских унций вследствие увеличения выпуска автомобилей в различных странах на фоне нахождения цен на нефть в районе $75 за баррель. В частности, американский Ford зафиксировал уменьшение нехватки микрочипов (отрицательно воздействовавшей на все мировое автомобилестроение еще с пандемийного 2020 года) и восстановление ослабевшего рынка США.

Замена палладия платиной не является панацей: разница в ценах на них составляет примерно $500 и не способна кардинально изменить конечную стоимость автомобиля. По каталитической способности платина уступает палладию, и работает она, в отличие от него, при гораздо меньших температурах.

Не будем забывать известный факт — в машине, использующей бензин, стоит обычно два катализатора: один рядом с двигателем, другой — в системе выброса выхлопных газов. В первом менять палладий на платину не имеет смысла — он долго не протянет из-за высоких температур, во вторым — можно, хотя для этой системы необходимо крайне мизерное количество платины, равно как и палладия.

Проводимая в Европейском союзе и США политика ужесточения экологических требований к эмиссии выхлопных газов из автомобилей будет способствовать поддержанию заказов на палладиевые катализаторы со стороны крупнейших автоконцернов мира.

Добыча платины тоже перспективами не блещет: в 2021 году она составила 192 тонны, в 2022-м — 190 тонн. В силу геологических особенностей эксплуатируемых месторождений в Африке добыча платины там превосходит добычу палладия, в России и Северной Америке — с точностью до наоборот.

Блэкауты в энергетической системе ЮАР в 2023 году не закончатся — она давно нуждается в коренной модернизации, но найти деньги на обновление сложно. У Sibanye-Stillwater в середине марта была зафиксирована авария на руднике Stillwater West в США, и теперь она ожидает падения на нем добычи, неминуемо влияющего на итоги деятельности компании за 2023 год. Компания допускает потери платиновых металлов в размере 25-30 тыс. тройских унций, и значительная часть снижения однозначно придется на палладий.

Наблюдаемый в последние несколько лет тренд на декарбонизацию транспорта за счет расширения производства электромобилей не сможет поколебать позиции палладия в глобальном автомобилестроении ни в текущем году, ни в среднесрочном плане: электромобили будут пока проигрывать по стоимости машинам с двигателями внутреннего сгорания и одновременно жестко конкурировать с гибридными автомобилями, количество которых тоже растет из-за неравномерности сетей зарядных станций и скачков цен на электроэнергию.

Использование биотоплива в транспорте также не отменит применение палладиевых катализаторов — они-то как раз и будут нужны для его массового получения. Разрабатывающиеся аналоги из циркония и иных металлов проигрывают палладию по эффективности и глубине катализа.

Нельзя сбрасывать со счетов использование палладия для переработки не только нефти, но и природного газа для последующего получения этилена, пропилена и других видов востребованной газохимической продукции.

Перспективной областью для палладия является водородная энергетика, и переход к ней будет усиливать спрос на металл благодаря его ценному свойству: палладий может впитывать в себя водорода в 90 раз больше собственного веса. Диффузия водорода в палладии приводит его в квазижидкое состояние, обеспечивающее легкую отдачу газа при сравнительно невысокой температуре. В этом аспекте цветные металлы проигрывают палладию в качестве его заменителя.

По сути, водород, попадая в палладий, перестает быть летучим и находится между узлами его кристаллической решетки, формируя гидрид — физическое соединение металла с водородом. Поэтому поврежденная емкость, содержащая гидрид палладия, менее опасна, нежели содержащая сжиженный водород. Именно палладий способен обеспечить надежное и безопасное хранение водорода.

В водородной энергетике палладий будет нужен как для хранения водорода, так и для его выработки — либо путем риформинга метана, либо электролизом воды. Оба направления могут получить в России широкое развитие вследствие значительных запасов природного газа в недрах и большого числа атомных и гидроэлектростанций.

Не зря «Норильский никель» в конце февраля 2023 года официально объявил об изучении возможностей производства катализаторов для водородной энергетики. Уже создан пилотный прототип палладиевого катализатора, представляющего собой наноразмерный металлический материал для мембранно-электродных блоков, которые будут задействованы в электролизе водорода.

Есть потенциал для применения палладия на аноде и катоде водородно-воздушного топливного элемента и электролизера с протонообменными мембранами. Такие блоки и мембраны могут использоваться на атомных электростанциях, управляемых «Росэнергоатомом». Недаром в декабре 2022 года компания сообщила об успешном производстве водорода на новом электролизере с протонообменными мембранами на Кольском атомной электростанции.

За рубежом производители палладия тоже ставят на водородную энергетику, хотя особо не афишируют пристальный интерес к ней. Это означает, что в ближайшие годы они будут вкладываться в разработку технологий применения палладия для генерации и складирования водорода.

Любопытным направлением видится создание катализаторов из микроскопических кластеров палладия с бактерией Geobacter Sulfreducens — мельчайшие частицы палладия можно закреплять в буквальном смысле слова на поверхности Geobacter Sulfreducens. Столь оригинальный биологический синтез палладиевых катализаторов обеспечивает их меньшую цену при эффективности, превосходящей параметры платиновых и иридиевых образцов, выдвигаемых в качестве их недорогой альтернативы.

Отсюда возникает закономерный вывод: разработка и последующее внедрение материалов на базе палладия в энергетику содействовать замене традиционных энергоносителей водородом, попутно и незаметно раскручивая спираль цен на металл.

Леонид Хазанов, промышленный эксперт