无处不在的碳纤维复合材料专题:高压容器领域
碳纤维复合材料可使天然气汽车的油箱更轻,并提高汽车稳定性,进而有助于确保生命安全。目前许多装有天然气( carrying natural gas,CNG)储罐的卡车和公共汽车已经在路上。

消防员和医疗应用中使用的自给式呼吸器(self-contained breathing apparatuses,SCBA)也广泛采用了轻巧的碳纤维罐。这些储罐重量仅约为传统金属储罐的三分之一。
对于公共汽车而言,在车身顶部会装有CNG储罐来保持较低的地板,但由于金属储罐不仅重量很重,而且重心也很高,因此需要更轻的碳纤维复合材料(CFRP)储罐来防止公交车翻车,从而确保安全。
这些高压气体容器通常通过细丝缠绕法制造,并且由金属铝或塑料衬里构成,碳纤维包裹在铝或塑料衬里外部。爆破压力是任何高压容器的关键性能,其主要控制因素是碳纤维的抗拉强度和抗拉模量,这意味着高压容器提供了可以有效地利用碳纤维高比强度、高比刚度的应用领域。
对于目前正在开发的氢燃料电池汽车,一次充氢就可以行驶500公里,就像汽油汽车一次加油就可以行驶500公里一样,而这种氢能源汽车需要70 MPa(CHG)的高压氢气罐,并且碳纤维是唯一能够制造这种高压罐的材料,这种材料重量也很轻,可以安装在汽车上。
显而易见,CNG,SCBA和CHG储罐以及碳纤维压力容器代表了一个关键的应用领域,该领域已占一般工业应用的很大一部分,并且有望进一步增长。
在本公众前期文章《2020年压力容器用复合材料市场回顾》(阅读原文)中,详细介绍了高压容器分类和发展现状,据估计到2026年,复合材料压力容器的市场规模预计将从2020年的14.5亿美元增至19.6亿美元,在2021-2026年期间的复合年增长率为5.2%。
值得关注的是近年来国内各省市正在纷纷布局氢能源领域,氢能源汽车——作为传统燃油汽车重要替代之一——将成为未来重要发展方向,而高压储气瓶作为氢燃料电池动力来源势必成本竞相研发的热点区域。








































