IV型储氢瓶“风起” 降本提质等难题待解

  随着燃料电池汽车产销量的攀升，储氢瓶需求大幅度的增加。为了更好的提高安全性、续航里程等，市场亦对储氢瓶性能提出更高要求。

  据业界统计，2022年中国市场车载储氢瓶需求量约为6.9万支，同比增长127.7%；2025年可达23万支，年复合增长率约为66%；2023可达224万支，年复合增长率约为61%。

  在此背景下，储氢瓶企业在产能扩建方面持续加码。其中，中集安瑞科、国富氢能、中材科技等企业加速建设储氢瓶产线。不仅如此，巨大的未来市场发展的潜力亦吸引了外资布局。2022年8月，上海市嘉定区安亭镇与彼欧新能源（上海）有限公司签约，将在嘉定氢能港建设首个世界级规模的超级工厂，专门用于生产IV型高压储氢瓶。

  此外，21世纪经济报道记者与业内多家企业沟通发现，现阶段，国内III型车载储氢瓶较为成熟，基本不存在技术瓶颈，业界正朝着IV型瓶方向拓展，但碳纤维、阀门等核心零部件及材料仍需突破技术壁垒。

  “当前国内示范车辆基本采用35MPa的III型储氢瓶，产品技术相对成熟，成本在可控范围。”中集安瑞科控股有限公司战略规划经理董殊在接受21世纪经济报道记者正常采访时指出。

  但欧美日韩等国家的氢燃料汽车大部分采用了70MPa的IV型储氢瓶。“若我国储氢瓶达不到70MPa，在竞争上，不仅比不过国际上的燃料电池企业，也比不过锂电的续航能力。现在示范期主要是测试燃料电池的性能，但真正进入产业化，还是需要70MPa的储氢瓶。”一位氢咨询机构研究员告诉21世纪经济报道记者。

  据业内人士指出，70MPa的IV型储氢瓶价格高达50多万元，仅阀门成本达20多万。

  据业内多个方面数据显示，35MPa瓶阀国外价格3000至4000元/个，国内1800元/个；70MPa暂时没有国产阀，国外供应商价格原来最高达到10万/个，最低约22000元/个。

  “70MPa与35MPa的成本差异在阀门上，因为70MPa的储氢瓶要求阀门承受的压力更大，集中度更高，所以现在阀门的成本包括了研发费用，若未来规模化生产，其成本有很大的下降空间。”董殊表示。

  不仅如此，董殊还指出，70MPa的氢瓶阀门属于高精密零部件，目前与瓶口衔接的稳定性也是必须要解决的问题，阀门如何根据指令实时调整、充放、打开、关闭等，均是业内研究的重点。

  此外，包裹在储氢瓶外面的碳纤维亦对氢瓶的成本起着决定性作用。美国能源部DOE研究结果显示，35MPaIV型瓶、70MPaIV型瓶、35MPaIII型瓶、70MPaIII型瓶成本分别为2865美元、3488美元、3085美元、3920美元，其中碳纤维材料占比分别为76.58%、78.01%、62.43%、65.64%。

  据董殊介绍，前几年，日韩的碳纤维是全球车载储氢瓶企业的主要供应商。近两年，国内公司开始布局，技术成熟度达到了能够正常的使用的状态，成本也在下降。“不仅如此，原来碳纤维主要使用在在航天、体育等领域，没有集中于氢能领域的应用，所以我们现在要跟生产碳纤维的企业保持高度的战略合作，保证材料的供给。”

  21世纪经济报道记者看出，业内对降本似乎有一定的信心。“国内企业中集安瑞科、未势能源、瀚氢动力、旗磐科技、神通新能源等都在积极研发70MPa瓶口阀，预计国产阀取得上车资格后成本可以降至1万元/个左右，规模化后可以下降至5000元/个。”上述氢咨询机构研究员告诉记者。

  广州赛奥碳纤维技术股份有限公司总经理林刚则表示，“碳纤维成本不需要过多的担心，2022年初约130元/kg，到年底或2023年差不多能做到100元/kg。”

  储氢瓶在市场端能否被大范围的应用，除了考虑成本因素，还需考虑瓶子本身性能、产业配套、政策审批等问题。

  据上述氢咨询机构研究员介绍，储氢瓶重量占比95%以上，需求的氢气只有5%，并且不可以长距离运输。“因此，储氢瓶的关键是如何增加氢气单位体积密度。在耐压的同时，将瓶子做轻。”

  因此，IV型瓶“风起”，各企业争相布局。例如，中集安瑞科于2020年与Hexagon合作，计划引入IV型储氢瓶在国内市场推广，并计划将于2022年年中实现量产，总产能达10万只/年；国富氢能于2020年布局IV型储氢瓶研发技术；京城股份计划年产10000支IV型储氢瓶等。

  浙江大学建筑工程学院教授白勇表示，“III型瓶重容比偏大，生产所带来的成本高，且70兆帕压力下更容易发生氢脆。相比之下，Ⅳ型瓶优势显著。首先，IV型瓶采用非金属内胆，能够抗氢脆腐蚀；其次，在相同容积和压力条件下，IV型储氢瓶储氢密度高于III型瓶，重量却更轻。”

  “不过，IV型储氢瓶也存在着技术上的难题——由于采用树脂内胆，使得安全性大幅度降低，耐热性、氢气渗透、容易破裂，密封等问题对制造工艺、复合材料的开发提出了挑战。”上述氢咨询机构工作人员指出。

  此外，据业内反馈，储氢瓶所使用碳纤维国内供应商主要有中复神鹰、光威复材和中安信等能够达到气瓶缠绕的要求，但依然以小丝束为主，且供不应求。

  “还存在产品稳定性差，毛纱率高，缠绕工艺性差的问题，大多使用在20MPa的缠绕等级上，35MPa的压力等级也有使用，70MPa等级使用较少。”一位业内人士告诉记者。

  值得注意的是，70MPa储氢瓶的使用还存在手续审批、标准制定不完善等问题。2022年9月底，上海市推出首批氢能网约车，该批车辆配备的是70MPa储氢瓶，续航里程达600公里。

  但事实上，加氢站只能提供35MPa压力等级的氢气加注服务。“虽然车辆储氢系统是70MPa，但加氢站目前还没有获批可进行一定的加氢服务。”加氢站工作人员和记者说，该站70MPa的压缩机、加氢机、加注枪等加氢设备都已具备，但相关许可证尚未下发。

  此外，据业内反馈，IV型储氢瓶的企业标准、团体标准都已发布，但国标尚未出台。

  “我们现在能做的就是把产品做好，解决好技术上的痛点，确定保证产品的安全性，待相关审批通过后，将能立马响应市场需求。”董殊告诉记者。

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