工艺门

储氢瓶推开万亿氢能赛道的第二重门

发布时间:2022/7/20 13:02:31   

储氢这条细分产业链当中,有一个环节最为关键:储氢瓶。上连氢气制造,中承氢气存储,下接氢气应用。

气态储运的成本较低、充放氢速度较快,但储氢密度与运输半径较为有限,所以适用于短途运输。

氢气气态的经济运输半径局限在公里以内,50公里以内每公斤氢运输成本为2块钱,0-公里运输成本为4块钱/kg,运输压缩氢气的鱼雷车每车仅可运kg。

目前,氢气主流的运输方式,仍是高压气态存储;高压气态储氢容器主要分为纯钢制金属瓶(I型)、钢制内胆纤维缠绕瓶(II型)、铝内胆纤维缠绕瓶(III型)及塑料内胆纤维缠绕瓶(IV型)四级别产品。

数据来源:DOE

在这四个级别的产品之中,当下的主流在于III型、IV型产品,这两类产品的内胆和保护层,在材料和工艺上更为先进,使得气瓶质量轻,储氢密度高,安全性好。

IV型在制作过程中内胆采用树脂,成本大幅优于采用铝材料的III型,在未来70MPa标准趋势下,IV型产品的降本效应更为明显,其寿命也要长于III型。

不过,IV型产品虽优,却也存在着技术上的难题——由于采用树脂内胆,使得安全性大幅降低,耐热性、氢气渗透、容易破裂,密封等等问题对制造工艺,复合材料的开发提出了重重挑战。

当下,中国车载储氢瓶主要为III型(铝内胆纤维缠绕),IV型(塑料内胆纤维缠绕)仍处于研发阶段。

根据DOE对车载高压储氢瓶项目的早期成本评估可以发现,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,IV型瓶采用的高分子聚合物价格较低,聚合物用量也较少。Ⅲ型瓶向Ⅳ型瓶转变,是未来的发展趋势。

数据来源:DOE

目前,高压储氢瓶用碳纤维主要采用T级及以上规格。从企业碳纤维生产企业角度来看,目前碳纤维生产企业中,日本和美国依旧占据主导地位。

在储氢容器基础材料方面,罐体材料实现了国产化,但是高性能碳纤维材料被日本及美国垄断;东丽的碳纤维是全球车载储氢瓶企业的主要供应商,中国的车载高压储氢瓶碳纤维基本都来自东丽。

在储氢容器生产工艺方面,碳纤维缠绕设备与高压罐体加工设备仍需进口,整体国产化率约50%左右。

我国碳纤维经历近十年快速发展,重点龙头企业和单位突破了干喷湿纺技术,实现了T、T以及更高级别碳纤维核心技术和关键装备的自主化,并逐步拓宽了应用领域。

目前我国碳纤维企业主要以中复神鹰(SH:)、恒神股份、光威复材(SZ:699)等企业为主。

目前,由于国内70MPa碳纤维缠绕IV型瓶的制备技术不成熟、规模化生产难度大,因此目前成本相对较高,抑制了IV型储氢瓶的需求。

此外,瓶口阀、减压阀等也主要依赖进口,未来这些关键材料和零部件将逐步实现国产化。

据《中国氢能产业发展报告》规划,年、年和年氢燃料电池车保有量分别为1万、10万和万辆,氢燃料电池车将在客车、重卡、物流车等车型领域快速放量。

业内人士指出,、和年高压储氢瓶累计市场空间分别可达20亿、亿和.4亿元,~年单年市场空间有望超过亿。

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