芳纶纤维在高压氢气长管拖车中的应用

随着新能源和双碳政策的实施，燃料电池汽车产业获得良好发展，与之对应的氢能产业也得到了迅速发展。此外，为了迎接氢燃料电池车的普及，各地都在积极整备加氢站的建设，所以，必须寻求一个从炼油厂到加氢站的经济性好的运氢及储氢方式。

氢气从制氢到应用端需要经历运输环节，氢气运输的方式根据其储存的方式而有所不同主要分为：气态运输、液态运输、固体运输和有机液体运输。国际上氢气输运方式主要包括长管拖车气态输运、液氢罐车输运和管道输运等。在应用端加氢站按制氢地点可分为外供氢加氢站和站内制氢加氢站，而对于外供氢加氢站，氢气的运输是重要的一环，目前主要有高压气体运输、液态氢气运输和管道运输等方式。目前，市场比较成熟的应用方式是气态运输，即通过卡车、长管拖车或管道将气体运输到终端。

作为运输纯氢气形态的运输方式有液化氢和高压氢气两种，大量运送氢气适合液态氢，少量氢的输送适合高压氢气。

以往，运输高压氢气主要使用的是钢制容器的拖车，为了削减运输成本，需要进一步轻量化储氢容器，提高运输效率。

日本川崎公司通过采用复合材料储氢罐，开发了搭载35MPa储氢罐的氢气长管拖车，在此基础上，进一步开发了45MPa储氢罐长管拖车。

45MPa储氢罐长管拖车的主要规格如表1所示。

在应用端加氢站按制氢地点可分为外供氢加氢站和站内制氢加氢站，而对于外供氢加氢站，氢气的运输是重要的一环，目前主要有高压气体运输、液态氢气运输和管道运输等方式。

对于外供氢加氢站，其流程如图2所示。

（1）制氢设备生产的氢气，通过压缩机加压至45MPa，填充至复合材料储氢罐。

（2）长管拖车将储氢罐运送至加氢站，卸下储氢罐作为加氢站储氢罐使用。

（3）氢气用完后再更换运回制氢工厂填充，循环使用。

图2 外供氢加氢站运行流程

芳纶做为一种高性能纤维材料，因其高强度、耐高温、耐化学腐蚀等优异的特性，在新能源汽车中大量蕴含着芳纶的身影。那么，在高压氢气长管拖车中，芳纶纤维复合材料可以有哪些应用呢？

1.芳纶复合材料可应用于轮胎

高性能芳纶纤维的高强度、密度低、独特的耐热性、韧性好能够生产出重量更轻、强度更高且更具持续性的产品：更耐久、更节能、更少污染，内部结构更加稳固，更耐高温的轮胎；适应高速行驶的轮胎；新款车辆设计所需的关键性的形状均一的轮胎。优势如下：

（1）高强度，重量轻；

（2）高速性能改善；

（3）低滚动阻力：更省油，更少排放；

（4）优秀的轮胎尺寸均一性；

（5）能轻易整合到生产流程中。 

研发人员不断对比测试发现，在同样情况下，使用了凯夫拉芳纶纤维（图3）的超耐混纺复合纤维的防护能力至少可增加一倍，并且有很好的柔韧性，更能提高轮胎耐用性（图4）。

图4 应力应变分析图

2.芳纶复合材料可应用于摩擦材料

对于摩擦材料的应用，制动器的规格越来越小，标准也越来越严格，而可靠的性能则是根本。为摩擦产品(制动盘片、离合器片)选择合适的原材料成为重中之重。性能卓越的芳纶原材料，凭借其优异的强度和耐久性，可以显著减少摩擦材料在制动过程中产生的噪音、振动和不平顺性，这样可以提升驾驶的舒适度和安全性，延长产品的使用寿命，同时，替代了对人体有害的石棉材料。优势如下：

（1）刹车片具有更高强度和耐久性；

（2）提升制动舒适度；

（3）延长刹车片的使用寿命；

（4）改善混合料的分散性，生产制程更稳定、优化。

3.芳纶复合材料可应用于密封材料

密封材料是影响安全和效率的关键因素，卓越品质的芳纶材料独特的纤维结构使该产品能与其他原材料实现最佳结合。优势如下：

（1）卓越的耐温性和耐久性；

（2）提高生产效率；

（3）降低生产耗能及排放；

（4）应用更安全，可持续性更高；

（5） 改善混合料的分散性，生产制程更稳定、优化。

4.芳纶复合材料可应用于电机

芳纶具有耐高温、高强、电气绝缘等优异特性，可在电机中用于做系带和引线防护，电机的槽盖、相、槽、转向等部位起到高温绝缘作用。