氢气瓶是近年推动碳纤市场的主要引擎

 

BEV纯电动汽车（Battery Electric Vehicles）

PHEV插电式混合动力汽车（plug-in hybrid electric vehicle）

FCEV燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicle）

ICE内燃机汽车(internal combustion engine vehicle)

氢能源汽车相比纯电动汽车，在资源、环保、里程、可持续性等方面具有更大的优势。

 

2022年7月香港首辆双层氢燃料电池巴士落地，该巴士的IV型车载储氢瓶及供氢系统由中集合斯康供应，氢能巴士加氢过程仅需10至15分钟，续航距离长达400公里，能应付香港多山路的环境，并能保持高载客量及长时间持续使用空调系统，比电动巴士性能更优越。

 

郑州宇通为2022世界足球杯赛提供了1500辆氢能大客车，并助建了全球最大电动车场站。

储氢瓶技术的发展趋势是轻量化、高压力、高储氢密度、长寿命。相比传统的金属材料，高分子复合材料可以在保持相同耐压等级的同时，减小储罐壁厚，提高容量和氢存储效率，降低长途运输过程中的能耗成本。因此，复合材料的性能和成本是IV型储氢气瓶制备的关键。

碳纤维材质III型、IV型高压气瓶成本对比

 

无论是35MPa，亦或是70MPa，总体而言III型高压储氢气瓶成本都要略高于IV型，其主要原因在于III型瓶储罐采用大量金属铝材料，与之相比，IV型瓶采用的高分子聚合物价格较低，而且聚合物用量也较少。

内衬的基本要求

 

• 抗氢渗透；良好的力学性能

• 注塑工艺成本较低，运用也较为广泛。由于注塑工艺不能成型中空部件，所以注塑工艺必须配合后续的焊接工序，才能成型内胆。
• 丰田的Ⅳ型 70 MPa 储氢气瓶内胆采用了激光焊接技术，内胆由两种颜色的半圆柱体( 包含封头) 焊接而成，颜色较深的为吸光层，较浅的为透光层，激光在两者的交界处产生热量，将材料融化，使之连接在一起。

2022年韩国纤维制造商晓星T&C成功开发出一种新型尼龙，用于制造氢动力汽车储氢罐里的内胆。

晓星的尼龙材料比传统的金属和高密度聚乙烯(HDPE)衬垫材料在轻量化、隔气性和抗冲击性方面都要优越。比金属轻70%，比HDPE轻50%，防止氢气泄漏的气体阻隔性能也比金属和HDPE高30%和50%。金属胆较重，长时间暴露在氢气中易发生氢脆，而尼龙衬垫吸氢性和透气性都较低，不存在脆性风险。HDPE内衬一般用作400bar水平的高压容器，但不能承受典型氢动力汽车所需的700bar压力。氢气瓶内胆必须能够承受氢气频繁充放引起的快速温度波动，尼龙衬对-40~85 ℃的温度有良好的适应能力。

氢能作为一种清洁、高效、安全可持续的新能源，是全球能源转型中最佳的碳中和能源之一，是人类的战略能源发展方向。安全经济的氢气储运技术是氢能利用推向实用化、产业化的关键。从技术成熟度、成本、储氢密度等几方面综合评估来看，现阶段最适宜的储氢技术仍是高压气态储氢。目前35MPa气态储氢主要应用于商用车，70MPa气态储氢主要应用于乘用车，其他方式储氢尚未批量应用。国内部分企业已经实现IV型储氢气瓶的关键技术突破，产品在氢能商用车领域实现批量应用，目前关键原材料的国产化亟需提升。

复材网与北京机科国创轻量化科学研究院有限公司德州分公司、德州海力达模塑有限公司和德州联合拓普复合材料科技有限公司，将于12月12-14日在山东•德州举办 “ 第十二届新能源及复合材料新技术、新材料、新装备产业化发展论坛暨工厂现场演示培训会”。

北京天海氢能装备有限公司总工程师岳增柱老师作《IV型车载储氢气瓶关键技术与应用》报告，复材网期待与大家一起聆听！