據(jù)Allied Market Research5月18日發(fā)布的報(bào)告——“2017-2023全球壓力容器復(fù)合材料-按材料(環(huán)氧樹脂、碳纖維和玻璃纖維)和最終使用行業(yè)(CNG車輛、氫氣車輛和天然氣運(yùn)輸)的市場機(jī)會(huì)分析和行業(yè)預(yù)測(cè)報(bào)告”,全球壓力容器復(fù)合材料市場2017年的市場是4.33億美元,預(yù)計(jì)到2023年將達(dá)到18.7億美元,從2017年到2023年的復(fù)合年增長率為23.0%。
壓力容器是先進(jìn)復(fù)合材料尤其是纏繞成型碳纖維復(fù)合材料的最大且增長最快的市場之一。其主要的終端市場是對(duì)液化丙烷氣(LPG)、壓縮天然氣(CNG)、可再生天然氣(RNG)以及氫氣(H2)的儲(chǔ)存,雖然它也可用于航空航天領(lǐng)域相關(guān)氣體的儲(chǔ)存以及自給式呼吸裝置。
“雙碳”目標(biāo),是驅(qū)動(dòng)壓力容器復(fù)合材料市場快速增長的最主要因素。交通運(yùn)輸領(lǐng)域正越來越多的使用CNG、RNG、H2作為燃料。碳纖維的價(jià)格、產(chǎn)量曾一度限制了壓力容器復(fù)合材料的增長。隨著碳纖維技術(shù)的進(jìn)步,近年來產(chǎn)能的大幅度提升,2017-2023年間,歐洲地區(qū)碳纖維復(fù)合材料的復(fù)合年增長率約為24.1%。
國內(nèi)車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)、氣瓶類型、市場規(guī)模、發(fā)展趨勢(shì)等情況可參:2021年中國車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)(儲(chǔ)氫罐/儲(chǔ)氫瓶)行業(yè)現(xiàn)狀分析
壓力容器主要有5種類型:
類型I:鋼結(jié)構(gòu)壓力容器,是最早應(yīng)用的壓力容器,其市場份額曾高達(dá)90%。現(xiàn)正在被復(fù)合材料壓力容器替代。
類型II:金屬內(nèi)膽+環(huán)向纏繞纖維增強(qiáng)(主要采用玻璃纖維)。
類型III:金屬內(nèi)膽+碳纖維/玻璃纖維包纏外層,復(fù)合材料主要用來承受結(jié)構(gòu)荷載,是現(xiàn)在主流的復(fù)合材料壓力容器,其市場份額正在進(jìn)一步提高。
類型IV: 聚酰胺(PA)或高密度聚乙烯(HDPE)制成內(nèi)膽+碳纖維或碳纖維/玻璃纖維混合的復(fù)合材料纏繞外層,復(fù)合材料承受全部的結(jié)構(gòu)載荷。
類型V:全復(fù)合材料,該類型的壓力容器技術(shù)尚不成熟,目前公開報(bào)道的應(yīng)用為2020年4月美國Infinite Composites Technologies公司為太空運(yùn)載火箭開發(fā)的球形低溫儲(chǔ)罐,用來存儲(chǔ)低溫液體推進(jìn)劑。
復(fù)合材料壓力容器仍然面臨的挑戰(zhàn):
復(fù)合材料壓力容器用于低溫環(huán)境下的長期使用性能及疲勞壽命有待進(jìn)一步驗(yàn)證;
復(fù)合材料壓力容器大規(guī)模推廣應(yīng)用還需要進(jìn)一步降低成本;值得欣慰的是,目前已陸續(xù)有新的技術(shù)出現(xiàn),使得復(fù)合材料壓力容器的成本在不斷降低。例如專用于復(fù)合材料壓力容器的大絲束碳纖維技術(shù)逐步成熟,實(shí)現(xiàn)了材料成本的大幅度降低;德國Cevotec公司用于容器圓頂以縮短CFRP鋪纏時(shí)間和成本的FPP 技術(shù),英國Cygnet Texkimp公司為減少纖維破損而推出的3D纏繞技術(shù),比利時(shí)Com&Sens公司推出的原位容器檢測(cè)技術(shù),美國國家復(fù)合材料中心多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)等。