氫氣瓶是近年推動碳纖市場的主要引擎

 

BEV純電動汽車（Battery Electric Vehicles）

PHEV插電式混合動力汽車（plug-in hybrid electric vehicle）

FCEV燃料電池電動汽車（Fuel Cell Electric Vehicle）

ICE內燃機汽車(internal combustion engine vehicle)

氫能源汽車相比純電動汽車，在資源、環保、里程、可持續性等方面具有更大的優勢。

 

2022年7月香港首輛雙層氫燃料電池巴士落地，該巴士的IV型車載儲氫瓶及供氫系統由中集合斯康供應，氫能巴士加氫過程僅需10至15分鐘，續航距離長達400公里，能應付香港多山路的環境，并能保持高載客量及長時間持續使用空調系統，比電動巴士性能更優越。

 

鄭州宇通為2022世界足球杯賽提供了1500輛氫能大客車，并助建了全球最大電動車場站。

儲氫瓶技術的發展趨勢是輕量化、高壓力、高儲氫密度、長壽命。相比傳統的金屬材料，高分子復合材料可以在保持相同耐壓等級的同時，減小儲罐壁厚，提高容量和氫存儲效率，降低長途運輸過程中的能耗成本。因此，復合材料的性能和成本是IV型儲氫氣瓶制備的關鍵。

碳纖維材質III型、IV型高壓氣瓶成本對比

 

無論是35MPa，亦或是70MPa，總體而言III型高壓儲氫氣瓶成本都要略高于IV型，其主要原因在于III型瓶儲罐采用大量金屬鋁材料，與之相比，IV型瓶采用的高分子聚合物價格較低，而且聚合物用量也較少。

內襯的基本要求

 

• 抗氫滲透；良好的力學性能

• 注塑工藝成本較低，運用也較為廣泛。由于注塑工藝不能成型中空部件，所以注塑工藝必須配合后續的焊接工序，才能成型內膽。
• 豐田的Ⅳ型 70 MPa 儲氫氣瓶內膽采用了激光焊接技術，內膽由兩種顏色的半圓柱體( 包含封頭) 焊接而成，顏色較深的為吸光層，較淺的為透光層，激光在兩者的交界處產生熱量，將材料融化，使之連接在一起。

2022年韓國纖維制造商曉星T&C成功開發出一種新型尼龍，用于制造氫動力汽車儲氫罐里的內膽。

曉星的尼龍材料比傳統的金屬和高密度聚乙烯(HDPE)襯墊材料在輕量化、隔氣性和抗沖擊性方面都要優越。比金屬輕70%，比HDPE輕50%，防止氫氣泄漏的氣體阻隔性能也比金屬和HDPE高30%和50%。金屬膽較重，長時間暴露在氫氣中易發生氫脆，而尼龍襯墊吸氫性和透氣性都較低，不存在脆性風險。HDPE內襯一般用作400bar水平的高壓容器，但不能承受典型氫動力汽車所需的700bar壓力。氫氣瓶內膽必須能夠承受氫氣頻繁充放引起的快速溫度波動，尼龍襯對-40~85 ℃的溫度有良好的適應能力。

氫能作為一種清潔、高效、安全可持續的新能源，是全球能源轉型中最佳的碳中和能源之一，是人類的戰略能源發展方向。安全經濟的氫氣儲運技術是氫能利用推向實用化、產業化的關鍵。從技術成熟度、成本、儲氫密度等幾方面綜合評估來看，現階段最適宜的儲氫技術仍是高壓氣態儲氫。目前35MPa氣態儲氫主要應用于商用車，70MPa氣態儲氫主要應用于乘用車，其他方式儲氫尚未批量應用。國內部分企業已經實現IV型儲氫氣瓶的關鍵技術突破，產品在氫能商用車領域實現批量應用，目前關鍵原材料的國產化亟需提升。

復材網與北京機科國創輕量化科學研究院有限公司德州分公司、德州海力達模塑有限公司和德州聯合拓普復合材料科技有限公司，將于12月12-14日在山東•德州舉辦 “ 第十二屆新能源及復合材料新技術、新材料、新裝備產業化發展論壇暨工廠現場演示培訓會”。

北京天海氫能裝備有限公司總工程師岳增柱老師作《IV型車載儲氫氣瓶關鍵技術與應用》報告，復材網期待與大家一起聆聽！