“雙碳”是我國“十四五”時期必須著手推進的一項重點工作,氫能作為國家戰(zhàn)略進入了快速發(fā)展的通道。IV型高壓儲氫氣瓶由于具有儲氫密度更高,疲勞安全可靠性更好等優(yōu)點,逐漸成為行業(yè)研究的熱點。
除了最主要的碳纖維材料以外,高壓儲氫氣瓶制備涉及的關鍵技術如下:
據(jù)中國復合材料工業(yè)協(xié)會公布的《2021年中國復合材料行業(yè)發(fā)展報告》所示,我國壓力容器目前主要的增長點將會集中在氫氣瓶領域。其它呼吸氣瓶、天然氣氣瓶市場基本趨于飽和或者增幅有限。據(jù)統(tǒng)計,2021年我國儲氫氣瓶用量約為1900噸。而我國儲氫瓶主要應用領地就在新能源汽車。同時今年3月,國家發(fā)改委發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035 年)》,我們有理由相信,中國碳纖維氣瓶市場在3-4年,有望成長為萬噸級別的大市場。
復合材料的性能和成本是IV型儲氫氣瓶制備的關鍵。儲氫瓶技術的發(fā)展趨勢是輕量化、高壓力、高儲氫密度、長壽命,相比傳統(tǒng)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。在復合材料的性能上,儲氫瓶內(nèi)膽材料是氫氣阻隔安全性保障的關鍵。碳纖維增強材料需要具有不滲透性能,而且具有優(yōu)異的耐熱性和耐化學性,以及良好的尺寸穩(wěn)定性、強度和耐磨性。儲氫瓶的成本主要集中在外部纏繞用的碳纖維復合材料。IV型儲氫瓶的制造成本在3000~3500美元。對于儲氫質(zhì)量均為5.6kg的35MPa、70MPa高壓儲氫IV型瓶成本構成來看,碳纖維復合材料成本分別占系統(tǒng)總成本的75%和78%。
陳明新
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