首页 > 资讯>正文

IV型储氢瓶“风起”,降本提质等难题待解

来源:21世纪经济报道 2023-02-09

随着燃料电池汽车产销量的攀升,储氢瓶需求大幅增加。为了提高安全性、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,巨大的市场前景亦吸引了外资布局。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,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。

降本在即

“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里程。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。”相关机构人员表示。

需要指出的是,采购价格将直接影响市场对储氢瓶型号的选择。

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,国内企业开始布局,技术成熟度达到了可以使用的状态,成本也在下降。“不仅如此,原来碳纤维主要应用在航天、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世纪经济报道记者发现,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,“碳纤维成本不用担心,2022年初约130元/kg,到年底或2023年差不多可以做到100元/kg。”

难点待解

储氢瓶在市场端能否被广泛应用,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。

据介绍,储氢瓶重量占比95%以上,需求的氢气只有5%,而且不能长距离运输。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型储氢瓶技术研发;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型瓶优势明显。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可以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相应的加氢服务。”加氢站工作人员告诉记者,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,确保产品的安全性,待相关审批通过后,将能立马响应市场需求。”董殊表示。