Stratistics MRC에 의하면, 세계의 PEM 연료전지 재료 시장은 2025년에 20억 4,000만 달러를 차지했고, 예측 기간 중 연평균 복합 성장률(CAGR)은 18.5%로 성장하여 2032년에는 66억 9,000만 달러에 이를 것으로 예측됩니다.
양성자교환막(PEM) 연료전지 재료는 우수한 성능, 수명, 효율을 제공하기 위해 신중하게 선택됩니다. 양성자 교환막은 가스 장벽 역할을 하면서 양성자를 운반하는 필수적인 부품 중 하나입니다. 일반적으로 나피온과 같은 퍼플루오르술폰산 폴리머로 구성됩니다. 양극과 음극에는 전기화학 반응을 촉진하기 위해 백금을 주성분으로 하는 촉매가 사용됩니다. 일반적으로 탄소섬유 종이 또는 천으로 구성된 가스 확산층(GDL)은 균일한 가스 분포와 효과적인 수분 제어를 보장합니다.
미국 DOE에 따르면, 백금 촉매만 PEM 연료전지 스택 비용의 약 41%를 차지하고 있다(2020년 스택 비용의 내역은 40달러/kW를 목표로 하는 경우). 이는 DOE의 자동차 연료전지 시스템 비용 목표인 40달러/kW를 달성하기 위한 백금의 비용 부담이 얼마나 큰지를 반영합니다.
무공해 자동차에 대한 관심 증가
연료전지 전기자동차(FCEV)에 대한 수요는 특히 대중교통, 화물 트럭, 지자체 차량을 포함한 산업 분야에서 친환경 교통수단으로의 전환으로 인해 급격히 증가하고 있으며, PEM 연료전지 자동차는 배터리 전기자동차(BEV)보다 주행거리가 길고 연료 충전 시간이 짧아 장거리 및 대형 용도에 적합합니다. 시간이 짧기 때문에 장거리 및 대형 용도에 적합합니다. 또한, 백금 기반 촉매, 가스 확산층, 나피온과 같은 오래 지속되는 멤브레인 등 고성능 PEM 연료전지 부품에 대한 요구는 FCEV 수요 증가로 인해 직접적으로 증가하고 있습니다.
고가의 중요 재료
원료, 특히 PEM 연료전지의 촉매로 자주 사용되는 백금의 높은 가격이 가장 큰 장애물 중 하나입니다. 백금은 희소하고 비용이 비싸고 남아프리카공화국, 러시아 등 소수의 국가에 집중되어 있어 백금 공급은 시장 변동과 지정학적 불안에 영향을 받기 쉽습니다. 나피온과 같은 퍼플루오로술폰산(PFSA) 기반 막도 복잡한 화학 구조와 제조 절차로 인해 비용이 많이 듭니다. 또한, PEM 연료전지의 전체 비용은 이러한 고가의 부품으로 인해 상승하기 때문에 특히 소비자가 가격에 민감한 분야나 산업에서 PEM 연료전지의 접근성과 보급이 제한될 수 있습니다.
재료 대체 및 촉매 기술 개발
연료전지 가격을 획기적으로 낮출 수 있는 혁신적인 기회는 철-질소-탄소(Fe-N-C) 및 도핑된 탄소 기반 촉매와 같은 비백금족 금속(비 PGM) 촉매에 대한 현재 진행 중인 연구를 통해 제공됩니다. 마찬가지로, 화학적 내구성이 우수하고 제조비용이 저렴한 탄화수소계 및 복합막도 기존의 나피온막을 대체할 수 있는 대안으로 연구되고 있습니다. 또한, 이러한 발전의 결과로 더 저렴하고, 더 풍부하며, 더 지속 가능한 차세대 전해질 막 재료가 등장하고 있습니다. 이러한 대체 소재를 확장하고 상용화할 수 있다면, 기업들은 소재 시장에서 우위를 점할 수 있을 것으로 보입니다.
한정된 저장량과 불충분한 수소 인프라
제조, 배송, 충전소를 포함한 신뢰할 수 있는 수소 인프라의 가용성은 PEM 연료전지의 보급, 나아가 PEM 연료전지에 사용되는 재료의 보급에 있어 매우 중요합니다. 특히 개발도상국에서는 대부분의 지역에서 수소 인프라가 존재하지 않거나 아직 개발 중입니다. 인프라 구축이 병행되지 않으면 PEM 연료전지 재료에 대한 투자도 위험에 처할 수 있습니다. 또한, 수소 저장 문제, 안전성 문제, 압축 및 액화 시 에너지 손실 등 간접적으로 시장 확대를 저해하는 장벽도 있습니다.
봉쇄, 노동력 부족, 교통수단 제한으로 인해 코로나19 팬데믹은 우선 세계 공급망을 혼란에 빠뜨려 생산 활동을 지연시켰습니다. 백금 및 PFSA 멤브레인을 포함한 필수 원자재 조달 문제로 인해 프로젝트 지연 및 비용 변경이 발생하였습니다. 그러나 COVID 이후 재건 노력의 일환으로 전염병은 정부의 청정 에너지에 대한 관심을 높이고 연료전지 및 수소 기술에 대한 자금 지원 증가로 이어졌습니다. 그 결과, 일시적인 침체기를 겪었던 시장은 에너지 회복력과 탈탄소화, 녹색 경기부양책, 수소 로드맵에 대한 관심이 높아지면서 빠르게 회복되었습니다.
예측 기간 동안 멤브레인 전극 어셈블리(MEA) 분야가 가장 큰 시장이 될 것으로 예측됩니다.
멤브레인 전극 어셈블리(MEA) 부문은 예측 기간 동안 가장 큰 시장 점유율을 차지할 것으로 예측됩니다. 수소와 산소를 전기, 물, 열로 바꾸는 전기화학 반응은 연료전지의 핵심 부품인 MEA에서 이루어집니다. 이 부품은 아이오노머, 촉매층, 멤브레인 등 많은 필수 부품이 내장되어 있어 연료전지 스택에서 가장 가치가 높고 복잡한 부분입니다. 또한, 이 시장의 우위는 고정형, 휴대용, 자동차용 연료전지의 각 용도에서 장수명, 고성능 MEA에 대한 수요가 증가하고 있으며, 효율 향상과 백금 함량 감소를 위한 지속적인 연구개발로 인해 크게 증가하고 있습니다.
예측 기간 동안 자동차 OEM 및 Tier 1 공급업체 부문이 가장 높은 CAGR을 보일 것으로 예측됩니다.
예측 기간 동안 자동차 OEM 및 Tier-1 공급업체 부문이 가장 높은 성장률을 보일 것으로 예측됩니다. 이러한 성장에는 무공해 모빌리티를 향한 전 세계적인 움직임과 특히 상업용 차량, 버스, 트럭에서 수소연료전지 전기자동차(FCEV)의 사용 확대가 기여하고 있습니다. 연료전지 연구개발은 엄격한 배기가스 규제를 충족하고 주행거리를 늘리기 위해 주요 자동차 제조업체와 공급업체들이 막대한 자금을 투자하고 있습니다. 또한, 견고한 MEA, 경량 양극판, 효과적인 촉매 등 고성능 소재에 대한 수요는 자동차 공급망 전반에 걸쳐 기술 혁신과 광범위한 소재 조달에 대한 강력한 모멘텀을 창출하고 있습니다.
예측 기간 동안 아시아태평양은 특히 중국, 일본, 한국 등의 국가에서 적극적인 수소 연료전지 기술 개발, 급속한 산업화, 강력한 정부 지원으로 인해 가장 큰 시장 점유율을 차지할 것으로 예측됩니다. 연료전지 자동차의 사용과 인프라 건설을 장려하기 위해 일부 국가는 국가 수소 계획을 수립하고 막대한 보조금을 제공합니다. 예를 들어, 한국과 일본은 자동차 및 가정용 연료전지 용도를 개발하고 있으며, 중국은 연료전지 버스를 배치하는 데 있어 선두를 달리고 있습니다. 또한, 이 지역이 구축한 재료 공급망과 제조 능력은 세계 시장에서의 우위를 더욱 강화하고 있습니다.
예측 기간 동안 북미가 가장 높은 CAGR을 보일 것으로 예측됩니다. 이는 청정 에너지 기술에 대한 투자 증가, 수소 자동차의 사용 확대, 인플레이션 억제법 및 미국 에너지부의 Hydrogen Shot 프로그램과 같은 효과적인 정부 프로그램에 기인합니다. 고성능 PEM 소재는 산업용 탈탄, 백업 전원, 운송 등의 용도가 확대됨에 따라 이 지역에서 높은 수요를 보이고 있습니다. 또한, 북미는 주요 자동차 제조업체, 연구기관, 촉매, 멤브레인, 양극판 및 양극판의 급속한 기술 혁신을 촉진하는 고도의 제조 역량이 존재하기 때문에 향후 몇 년 동안 주요 성장 거점으로 자리매김할 것으로 보입니다.
According to Stratistics MRC, the Global Materials for PEM Fuel Cells Market is accounted for $2.04 billion in 2025 and is expected to reach $6.69 billion by 2032 growing at a CAGR of 18.5% during the forecast period. Proton Exchange Membrane (PEM) fuel cell materials are carefully chosen to provide excellent performance, longevity, and efficiency. The proton exchange membrane, which carries protons while serving as a gas barrier, is one of the essential parts. It is usually composed of perfluorosulfonic acid polymers like Nafion. Both the anode and the cathode employ catalysts, most frequently based on platinum, to speed up electrochemical reactions. Typically composed of carbon fiber papers or cloths, gas diffusion layers (GDLs) guarantee uniform gas distribution and effective water control.
According to the U.S. DOE, platinum catalysts alone contribute approximately 41 % of the cost of a PEM fuel cell stack (based on a 2020 stack-cost breakdown targeting US $40/kW). This aligns with the 41% figure you mentioned and reflects the significant cost burden of platinum in achieving DOE's cost target of $40/kW for automotive fuel cell systems.
Increasing interest in zero-emission automobiles
The need for fuel cell electric vehicles (FCEVs) has grown dramatically as a result of the global shift to greener transportation, particularly in industries including public transportation, freight trucks, and municipal fleets. PEM fuel cell vehicles are perfect for long-distance and heavy-duty applications since they have greater ranges and quicker refueling periods than battery electric vehicles (BEVs). Additionally, the requirement for high-performance PEM fuel cell components, such as platinum-based catalysts, gas diffusion layers, and long-lasting membranes like Nafion, is directly increased by the rise in demand for FCEVs.
Expensive critical materials
The high cost of raw materials, especially platinum, which is frequently employed as a catalyst in PEM fuel cells, is one of the biggest obstacles. Due to its scarcity, high cost, and significant concentration in a small number of countries, likes South Africa and Russia, platinum supply is susceptible to market swings and geopolitical unrest. Perfluorosulfonic acid (PFSA)-based membranes, such as Nafion, is also expensive because of their intricate chemical makeup and production procedures. Furthermore, PEM fuel cells' overall cost is increased by these pricey components, which restricts their accessibility and widespread use, particularly in areas or industries where consumers are price-sensitive.
Developments in material substitution and catalyst technology
An innovative chance to drastically lower fuel cell prices is presented by ongoing research into non-platinum group metal (non-PGM) catalysts, such as iron-nitrogen-carbon (Fe-N-C) or doped carbon-based catalysts. Comparably, hydrocarbon-based or composite membranes, which have better chemical durability and cheaper production costs, are being explored as substitutes for conventional Nafion membranes. Moreover, next-generation PEM materials, which are more affordable, more plentiful, and possibly more sustainable, are emerging as a result of these advancements. Businesses will have an advantage in the materials market if they can scale up and commercialize these alternatives.
Limited storage and inadequate hydrogen infrastructure
The availability of dependable hydrogen infrastructure, including manufacturing, delivery, and filling stations, is crucial for the uptake of PEM fuel cells and, consequently, the materials utilized in them. Hydrogen infrastructure is either nonexistent or in its infancy in the majority of places, particularly in developing nations. Investing in PEM fuel cell materials may be jeopardized if infrastructure is not scaled up in tandem. Additionally, barriers that may indirectly jeopardize market expansion include issues with hydrogen storage, safety issues, and energy losses during compression or liquefaction.
Due to lockdowns, labour shortages, and limited transportation, the COVID-19 pandemic first disrupted global supply chains and delayed production activities, this had a mixed effect on the materials market for PEM fuel cells. Project delays and cost changes resulted from procurement issues with essential raw materials, including platinum and PFSA membranes. But as part of post-COVID recovery efforts, the epidemic also heightened government attention to clean energy, leading to more funding for fuel cell and hydrogen technology. As a result, even if the market suffered brief setbacks, it quickly recovered owing to greater attention on energy resilience and decarbonisation, green stimulus packages, and hydrogen roadmaps.
The membrane electrode assemblies (MEA) segment is expected to be the largest during the forecast period
The membrane electrode assemblies (MEA) segment is expected to account for the largest market share during the forecast period. The electrochemical reactions that turn hydrogen and oxygen into electricity, water, and heat take place in MEAs, which are the central component of fuel cells. This component is the most valuable and complex portion of the fuel cell stack since it incorporates a number of essential components, such as the ionomers, catalyst layers, and membrane. Moreover, the dominance of this market is greatly increased by the growing demand for long-lasting, high-performance MEAs in stationary, portable, and automotive fuel cell applications, as well as by continuous research and development to increase efficiency and lower platinum content.
The automotive OEMs & tier-1 suppliers segment is expected to have the highest CAGR during the forecast period
Over the forecast period, the automotive OEMs & tier-1 suppliers segment is predicted to witness the highest growth rate. This expansion is fueled by the global movement toward zero-emission mobility and the growing usage of hydrogen fuel cell electric vehicles (FCEVs), particularly in commercial fleets, buses, and trucks. Fuel cell research and development is being heavily funded by major automakers and suppliers in order to meet strict emission regulations and increase driving range. Additionally, strong momentum for innovation and extensive material procurement throughout the automotive supply chain is being created by the segment's demand for high-performance materials, including robust MEAs, lightweight bipolar plates, and effective catalysts.
During the forecast period, the Asia Pacific region is expected to hold the largest market share fueled by aggressive hydrogen fuel cell technology deployment, fast industrialization, and robust government assistance, especially in nations like China, Japan, and South Korea. In order to encourage the use of fuel cell vehicles and the construction of infrastructure, several countries have established national hydrogen plans and provide sizeable subsidies. For example, South Korea and Japan are developing fuel cell applications for both cars and homes, while China is at the forefront of fuel cell bus deployment. Furthermore, the areas established supply chains for materials and manufacturing capabilities further contribute to its supremacy in the worldwide market.
Over the forecast period, the North America region is anticipated to exhibit the highest CAGR, driven by rising investments in clean energy technologies, the expanding use of vehicles that run on hydrogen, and effective government programs like the Inflation Reduction Act and the Hydrogen Shot program of the U.S. Department of Energy. High-performance PEM materials are in high demand in the region because of growing applications in industrial decarburization, backup power, and transportation. Moreover, North America is positioned as a major growth hub in the years to come due to the presence of major automakers, research institutes, and advanced manufacturing capabilities that facilitate rapid innovation in catalysts, membranes, and bipolar plates.
Key players in the market
Some of the key players in Materials for PEM Fuel Cells Market include BASF SE, ITM Power PLC, PowerCell Sweden AB, Nuvera Fuel Cells, LLC, W.L. Gore & Associates Inc, Johnson Matthey, Plug Power Inc., Intelligent Energy Limited, Giner Inc., Ballard Power Systems, Shanghai Shenli Technology Co., Ltd., Pragma Industries Inc, Umicore, DuPont and ElringKlinger Inc.
In May 2025, Johnson Matthey has reached an agreement to sell its Catalyst Technologies (CT) business to Honeywell International for £1.8bn. The cash and debt-free basis transaction is expected to deliver net sale proceeds of c.£1.6bn to the Group, subject to customary closing adjustments. JM will be repositioned as a highly streamlined group focused on Clean Air and PGMS, driving sustained strong cash generation to support attractive ongoing returns to shareholders.
In May 2025, ITM Power has signed an agreement confirming our selection as the supplier of over 300MW of electrolysers. ITM Power is pleased to announce that we have signed an agreement with a customer, who wishes to remain confidential at this stage, confirming our selection as the supplier of over 300MW of electrolysers to produce green hydrogen for use in a power plant in the Asia-Pacific (APAC) region, thereby avoiding carbon emissions.
In April 2025, BASF and the University of Toronto have signed a Master Research Agreement (MRA) to streamline innovation projects and increase collaboration between BASF and Canadian researchers. This partnership is part of a regional strategy to extend BASF's collaboration with universities in North America into Canada. This is a great achievement for BASF, as it marks the company's first MRA with a Canadian university.