左上角，顺时针：Hexagon Purus Westminster、Hexagon Digital Wave、IV 型纤维绕组槽和Hexagon Purus配电模块。

Hexagon Purus（挪威奥斯陆）于2023年1月26日在美国马里兰州威斯敏斯特开业。在我关于那次事件的报告中，我解释了Hexagon在IV型复合材料储罐中的悠久历史，以及马里兰州这一地点的一些背景。

我还与Hexagon Purus首席执行官Morten Holum和执行副总裁Michael Kleschinski博士分享了我的一些讨论。在这里，我想提供更多关于威斯敏斯特团队及其目前正在扩大的储罐生产的细节，以及我对Holum和Kleschinski的采访中的进一步见解。

 

Hexagon Purus Westminster工厂和运营负责人Levi Haines站在一个为燃料电池公交车生产的储氢罐旁边。注意背景中的氢燃料汽车。

资深团队，威斯敏斯特之旅

Hexagon Purus Westminster的董事总经理Jim Harris在设施开放期间指出，通往这一天的过程已经酝酿了11年。然而，哈里斯在复合材料气缸方面的经验要追溯到25年前，他先是在Pressure Technologies股份有限公司工作，该公司后来于1998年被科巴姆任务系统公司收购，之后他转到MasterWorks担任总经理。但这种经历并不是哈里斯独有的；威斯敏斯特团队的多名成员在设计和制造技术要求高的复合材料压力容器方面拥有数十年的专业知识。

用于制造碳纤维的生物基丙烯腈

Hexagon Purus Westminster的运营主管Levi Haines就是一个例子，他带领我参观了新设施。他在生产III型和 IV型压力容器方面拥有超过25年的经验，最初在pressure Technologies股份有限公司工作，该公司于1998年被Cobham Mission Systems收购，之后转入MasterWorks，现为Hexagon Purus。

海恩斯在大楼的东端开始了我们的参观，毗邻工程和行政办公室。他带我们参观了第一个生产工作站，该生产工作站最初是为燃料电池（FC- fuel cell）公交车和重型卡车生产350巴的IV型氢罐。储罐从行业标准塑料内衬开始，将其放置在一台带有五个主轴的自动长丝缠绕机中，与德国凯塞尔的Hexagon自动化系统使用的数量相同（见下文）。碳纤维首先用环氧树脂浸渍，然后缠绕在衬垫上。自动缠绕过程完成后，将储罐从缠绕机中取出，并在专门设计的烘箱中进行固化。

固化后，储罐在一个特殊的室内进行验证测试。

验证压力取决于每种类型储罐的额定压力。海恩斯说：“这次测试证明了坦克的完整性。”“我们维护着一个数据库，其中包含我们在多年生产中建立的所有测试数据。”然后安装硬件，包括用于集成到车辆燃料系统的阀门和运输行业标准要求的热释压装置（TPRD-thermal pressure relief device）。然后对储罐进行泄漏测试。

 

氢气罐测试

泄漏与氢气渗透

此时，Hexagon Purus Westminster的业务发展总监Matthew Buchholz也加入了此次巡演。Buchholz在IV型储罐的工程和生产方面拥有14年的经验。我问他关于“所有氢罐都泄漏”的行业传闻。他指出，由于氢分子的尺寸非常小，泄漏和渗透之间存在差异。

他解释道：“我们对每个储罐进行的泄漏测试可以确保没有泄漏。”。“然而，当在700巴等高压下储存在IV型储罐中时，非常小的氢分子最终会通过分子扩散穿过塑料内衬和复合材料层压板。这一点已经得到了充分的研究和记录，并在储罐设计和测试这些储罐的国际标准中得到了考虑。这种氢的渗透是可以测量的，但在微观尺度上是可以测量到的。你必须将储罐置于真空中，并且需要相当长的时间才能产生足够的气体分子来进行测量。但我们一直在关注这一点，并致力于开发可能增加储罐内衬渗透阻力的产品。”

储罐完工，H2车辆增长

然后，完成的储罐可以运送到Hexagon Purus位于加拿大不列颠哥伦比亚省基洛纳的系统组装厂，其北美电池系统也在那里组装。他补充道，Hexagon Purus正在与美国多家正在探索/开发H2动力汽车的公司合作，包括其公开宣布的客户New Flyer（加拿大马尼托巴州温尼伯市）、丰田汽车北美公司（美国得克萨斯州普莱诺市TNMA）和 Nikola（美国亚利桑那州菲尼克斯市）。该公司也在探索新的高压储罐设计。在工厂的开幕式上，Kleschinski解释说，该工厂不仅是一流的生产基地，也是卓越的技术中心，为Hexagon Purus提供工程和研发。

因此，保持H2储罐技术的前沿是威斯敏斯特团队和设施的关键和能力。

问答，尼古拉作为先行者

参观结束后，我继续与Holum和Kleschinski讨论重型车辆，他们礼貌地抽出时间回答我的问题。“我认为尼古拉有正确的商业模式，”Holum 指出。“因为如果你想确保这些燃料电池电动卡车的使用，你就必须负责推出为它们加氢所需的基础设施，并为这些加油站提供绿色氢气。”

 

尼古拉FCEV-Fuel cell electric vehicles卡车氢罐的渲染图

 

尼古拉HYLA加氢站

Hexagon Purus Westminster为尼古拉的Tre FCEV卡车提供氢罐（顶部）。该公司通过其HYLA品牌跨越了氢气生态系统，包括用于生产、分销和向其FCEV-Fuel cell electric vehicles卡车分配氢气的产品。

正如2023年1月宣布的那样，尼古拉创建了一个新的全球品牌HYLA，包括其生产、分销和分配氢气的产品，为其零排放卡车提供燃料。尼古拉首席执行官兼总裁 Michael Lohscheller 表示：“尼古拉是唯一一家成功将革命性的新产品、氢燃料电池卡车和整个氢能基础设施供应链整合在一个屋檐下的公司。”Nikola Tre FCEV搭载五辆Hexagon Purus IV型储罐，续航里程为500英里（>800 公里），可以在不到20分钟的时间内加油。HYLA正在北美建立五个氢气生产基地，并从加利福尼亚州开始，争取到 2026 年建立60个加氢站。Tre FCEV在其位于亚利桑那州柯立芝的工厂的生产计划于2023年下半年开始。

Hexagon Purus还将在欧洲支持Nikola，Nikola及其合作伙伴依维柯将从2024年开始从合资企业位于德国乌尔姆的生产设施向GP Joule供应100辆Tre FCEV卡车。

Kleschinski指出：“尼古拉采取的这种方法我们也看到了阿尔斯通采取的方法，阿尔斯通一直是铁路氢燃料的先行者。” “我们在氢系统方面支持阿尔斯通。他们还认为，你需要引入整个生态系统，不仅包括加油，还包括维护操作。对于他们的第一列火车运营的公共交通市场来说尤其如此，因为你必须承诺每英里的成本。”

Holum说：“像 Nikola和Alstom这样的公司很重要，因为他们正在证明氢动力交通是可行的。” “这令人印象深刻。例如，我们参观了尼古拉，并乘坐了他们的一辆FC卡车。他们建造了一条新的测试跑道，能登上这辆装载82000磅的汽车，并顺利加速到每小时60英里，真是太棒了。当然，作为Hexagon Purus，我们知道这些汽车是现实。但尼古拉正在改变用户的观点卡车司机也可以看到这是真实的。”他指出，这些H2压水卡车的总拥有成本（TCO- total cost of ownership）仍需证明。也就是说，TCO能够满足行业的需求。Holum补充道，“但氢的流动性已经不在‘地平线上’了——它已经存在并在增长。”

分销市场，新的生产线

Hexagon Purus Westminster是否生产用于分配和加氢的储氢罐？

Holum说：“它可以，但今天不行。”。“我们在欧洲有一个非常活跃的分销模块业务，但在美国，它才刚刚开始发展。然而，我们这里有足够的空间来容纳这些储罐的生产。”Kleschinski补充道：“建筑设计和通道非常适合这一点，而且设备也很有能力。”Holum指出，如果需要，大楼也可以扩建。

当西敏寺增加更多的生产线时，它们会增加数字化和自动化吗？

Kleschinski表示：“威斯敏斯特仍处于从低容量特种储罐设施向我们在德国卡塞尔建立的设施过渡的早期阶段，卡塞尔的储罐产品范围较窄，但容量要高得多。”

 

 

Hexagon Purus正在进入全球工业规模扩大的下一阶段（上图），包括其氢罐生产设施的数字化和自动化程度的提高（下图）。

“我们有一种全球方法来开发我们生产线的后续原型，”他继续说道，“专注于大规模生产效率。我们在Hexagon Composites公司拥有数十年的生产经验，该

公司是世界上最大的IV型储罐制造商。例如，通过我们的液化石油气生产线，我们每10秒生产一个储罐。因此，随着高压储罐市场开始扩大，我们将应用这些知识和经验。我们现在在欧洲有一条试验线，正在用更高的数字化和集成系统来测试这条线。我们将首先在欧洲推出，同时在中国的工厂推出。然后，我们将在美国部署这个系统，比如“1.0系统”，并在全球范围内进一步发展到“2.0”及更高版本。”

Kleschinski指出：“Hexagon Purus将利用这一进步，从其使用的碳纤维材料中获得更多。”事实上，这些材料代表了IV型储罐的最高成本投入。

 

Hexagon Purus预计到2030年，电池系统（绿色）和储氢罐（青色）都将大幅增长。

Hexagon Purus 预计未来十年的增长将有多少来自美国，而不是欧洲和亚洲？

霍卢姆说：“我们之前认为中国会更高，美国会更低，而欧洲处于中间。”。“但现在我们看到美国的市场来得更快。例如，美国的《通胀削减法案》为氢生产和氢动力汽车提供了直接补贴。加州空气资源委员会（CARB）在加州的规定也推动了公共汽车和重型卡车市场的发展。”

另一个市场驱动因素是俄罗斯入侵乌克兰后，世界对能源独立的新关注，尤其是在欧洲。Holum 说：“几十年来，欧洲40%的电力来自廉价的俄罗斯天然气。”

“现在，每个国家的重点都是建立能源独立，不仅要从俄罗斯独立，还要从可持续性和地球的未来独立。”

他继续说道：“这一增长也是因为全球对解决气候危机的承诺越来越大。”。“几年前，我对此更加悲观。但现在我更加乐观，相信我们会解决这个问题。不仅是新技术和初创公司的爆发，还有资本市场通过大规模投资以及政府宣布的投资和战略来支持这一点。”

Hexagon Purus研发当务之急提供可回收性的热塑性复合材料储罐？

Kleschinski 说：“就成本而言，热塑性基质材料还不适应。” Holum 说：“现在有其他回收和再利用的方法。” “例如，我们的复合材料储罐的使用寿命比它们所使用的车辆高得多。因此，重新认证比追求如何切割或松开纤维更有希望。我们还有25-30年的时间才能开始这样做。”

“现在更重要的是使储罐制造过程更加可持续，”他继续说道，“碳纤维作为主要的能源和排放成分，可以发挥重要作用。这就是我们需要强调的地方。碳纤维制造必须变得更加可持续。”

合格的储罐？

Holum指出，汽车行业已经接受了不会有单一标准平台的事实。“原始设备制造商正在开发电池和燃料电池平台，”他说。“纯电动汽车平台已经成熟并具有规模，因此研究如何将6公斤氢气带入电池所在的扁平空间是有意义的。我们也在开发这种扁平存储，与其说是从单个气缸的方法，不如说是从一个整体系统。”注意，Hexagon Purus已经为重型卡车和其他移动设备提供扁平电池系统，而其用于公共汽车和卡车的IV型组件是扁平模块。Holum表示：“对于乘用车，我们正在与宝马和博世合作开发。” “宝马正在开发一支FCEVFuel cell electric vehicles 汽车试点车队，而博世也在为尼古拉提供燃料电池支持。”

每个存储罐都有传感器？

“是的，”克莱辛斯基说。“我们已经通过Hexagon的数字波业务投资了模态声发射，”他补充道，并指出，尽管这是一种检查或监测整个压力容器的较慢技术，但“有一种方法可以沿着这些路线开发传感器。”Holum说，这只是时间问题。“我们在这方面做了很多工作。结构健康维护和储罐重新认证的好处是显而易见的。”

 

IV型储罐的纤维绕组。

关于碳纤维的问题。碳纤维供应充足吗？

Holum表示：“Hexagon Composites与主要碳纤维供应商和三井物产有着数十年的历史。”

“我们是Hexagon Purus的一部分。”Holum指的是日本东京三井株式会社（ Mitsui&Co. ， Ltd. ），该公司于 2016年与HexagonComposites结成战略联盟。两家公司宣布，他们将把这一联盟再延长五年：

Hexagon Composites首席执行官Jon Erik Engeset表示：“三井物产一直是Hexagon复合材料公司新市场和新细分市场战略发展的坚定支持者。凭借其全面的工业背景和全球影响力，三井物产为 Hexagon 打开了通往世界各地和工业细分市场的大门，如碳纤维、天然气和氢气，在这些领域拥有丰富的专业知识。”三井物产功能材料事业部总经理Hiroshi Kakiuchi表示：“我们不仅支持了Hexagon Composites作为股东的增长，还通过利用Hexagon的竞争解决方案和产品以及我们的资产、活动和全球网络之间的协同作用，支持了其业务增长。”

Holum说：“在过去的12个月里，我看到了碳纤维供应问题的转变。”“我们看到，碳纤维制造商现在将氢市场视为一个有趣的机会，而在过去，他们并没有把它当回事。日本人和中国人都看到了一个相当大的市场机会。我现在不像两年前那样担心碳纤维供应。”

Kleschinski对此表示赞同，“现在有一种不同的情绪。他们是主要参与者，明白他们需要行动。当然，我们希望供应安全，但我不认为这是一个会限制我们的问题。然而，我可以看到，进入这个市场的新参与者可能确实在挣扎。”

Holum补充道：“我们也看到中国市场在积极发展。”“纤维的特性已经显著提高，质量也在不断提高。当然，我们正在那里测试产品，以支持我们在河北的新生产设施。Hexagon在这个市场上也有着长期的合作关系。”

碳纤维可持续性？

这不是我介绍的问题，而是Holum强调的问题。

“碳纤维制造确实存在一些关键问题，”他断言。“最重要的是，碳纤维的生产必须更加可持续。我们都有ESGenvironmental, social, governance（环境、社会、治理）作为一家清洁能源解决方案公司，我们致力于尽可能实现可持续发展。在我们的产品中，碳纤维是能源和减排方面最具挑战性的成分。作为碳纤维消费者，我们需要一种碳强度显著降低、前体更可持续的产品。制造商还需要开发一种成本较低的制造方法。所有碳纤维制造商都将越来越感受到这种压力，要求其更加可持续，因为这是全球的当务之急。”

值得注意的是，三井化学在2022年宣布了一个与微波化学合作的项目，该项目将在2023年12月前安装一个环保碳纤维示范设施。

碳纤维特性偏差？

一些储罐制造商注意到碳纤维特性存在偏差。如果减少这种情况，是否有可能提高价值或可持续性？

Kleschinski说：“如果你能降低纤维特性的偏差，那么你就可以在储罐设计中利用这一点。”“目前，这些材料必须接受一定程度的特性降低，因为不能使用峰值拉伸强度，而只能使用一致的保证强度。此外，请注意，这是一种复合强度，而不是单独测试的纤维强度。因此，将纤维的特性转化为复合材料也是关键。”

Holum补充道：“我们确实与常规供应商就碳纤维的长期改进问题进行了讨论。”

 

Hexagon Purus预计将按规模降低成本随着规模的扩大，预计成本会减少

碳纤维的价格？

Holum说：“整个氢供应链的价格都将下降：氢燃料、氢存储罐和车辆以及加氢。”。“随着行业规模的扩大，包括碳纤维价格在内的所有产品的价格都会下降。大规模部署这项技术需要降低成本。这是我们在Hexagon Purus和我们业务的使命：扩大解决方案，加快向清洁能源的过渡。”

注：原文见，《Hexagon Purus Westminster: Experience, growth,new developments in hydrogen storage 》2023.3.14