“双碳”是我国“十四五”时期必须着手推进的一项重点工作,氢能作为国家战略进入了快速发展的通道。IV型高压储氢气瓶由于具有储氢密度更高,疲劳安全可靠性更好等优点,逐渐成为行业研究的热点。
除了最主要的碳纤维材料以外,高压储氢气瓶制备涉及的关键技术如下:
据中国复合材料工业协会公布的《2021年中国复合材料行业发展报告》所示,我国压力容器目前主要的增长点将会集中在氢气瓶领域。其它呼吸气瓶、天然气气瓶市场基本趋于饱和或者增幅有限。据统计,2021年我国储氢气瓶用量约为1900吨。而我国储氢瓶主要应用领地就在新能源汽车。同时今年3月,国家发改委发布《氢能产业发展中长期规划(2021-2035 年)》,我们有理由相信,中国碳纤维气瓶市场在3-4年,有望成长为万吨级别的大市场。
复合材料的性能和成本是IV型储氢气瓶制备的关键。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。在复合材料的性能上,储氢瓶内胆材料是氢气阻隔安全性保障的关键。碳纤维增强材料需要具有不渗透性能,而且具有优异的耐热性和耐化学性,以及良好的尺寸稳定性、强度和耐磨性。储氢瓶的成本主要集中在外部缠绕用的碳纤维复合材料。IV型储氢瓶的制造成本在3000~3500美元。对于储氢质量均为5.6kg的35MPa、70MPa高压储氢IV型瓶成本构成来看,碳纤维复合材料成本分别占系统总成本的75%和78%。
陈明新
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