
在國際市場被廣泛使用的IV型儲氫瓶,在國內長期處于空白狀態。這種局面隨著團標發布實施及入局企業增多開始發生變化。
團標是于去年10月8日開始正式實施的《車用壓縮氫氣塑料內膽碳纖維全纏繞氣瓶》團體標準,這一標準為IV型瓶在國內市場的發展打開了希望大門。
斯林達快速成為國內首家通過“三新”評審的車用壓縮氫氣塑料內膽碳纖維全纏繞氣瓶制造廠家,據悉該公司將很快會獲得車用IV型儲氫瓶的生產資質。這件事情讓眾多企業看到了行得通的、按照國家規定去推進IV型瓶產業化的一種有效路徑。事實上,除斯林達加快布局IV型瓶外,佛吉亞、中集安瑞科、Hexagon等國內外企業也對中國IV型儲氫瓶市場蠢蠢欲動。
多股力量“攪動”下,有人認為被長期擱置的IV型瓶終于將在國內迎來發展的曙光;有人仍堅持認為,拘囿IV型瓶關鍵技術難點,IV型瓶在國內要真正實現產業化還有一段路要走。國內IV型瓶走到了“風口”。
IV型儲氫瓶優勢顯著
目前國內主流的車載儲氫技術——高壓氣態儲氫,其容器按種類可分為:純鋼制金屬瓶(I型)、鋼制內膽纖維纏繞瓶(II型)、鋁內膽纖維纏繞瓶(III型)和塑料內膽纖維纏繞瓶(IV型)4種。
當前,鋁內膽纖維纏繞III型瓶在國內市場占據主流,已開發出35MPa和70MPa兩種容器,技術較為成熟,而塑料內膽纖維纏繞的IV型還處于研發階段。與之相對,日本、韓國、美國與挪威等國的Ⅳ型瓶均已量產,其余國家也有相關計劃加大Ⅳ型瓶的研究力度,如法國、英國等。
IV型儲氫瓶具有輕量化、高壓力、高儲氫質量比和長壽命等特點,在我國的發展卻長時間以來相對緩慢,一是標準法規推進難,二是技術工藝攻克難。但是,這并不妨礙IV型儲氫瓶未來前景被廣泛看好。
中材科技(成都)有限公司總工程師米寬指出,在相同的設計準則下,Ⅳ型瓶容量可能要比III型瓶多10%,以重容比來說,III型瓶在0.98左右,Ⅳ型瓶在0.74,所以Ⅳ型瓶的儲氫密度會更有優勢。再對比生產成本,Ⅳ型儲氫瓶的成本要比III型瓶的成本低,更具有市場優勢。“未來Ⅳ型儲氫瓶肯定會取代III型瓶。”米寬表示。
“IV型瓶內膽方便成形,本身價格也較為便宜。”同濟大學教授張存滿指出,未來IV型瓶的成本可以達到目前III型瓶成本的1/4左右。隨著規模的上升,IV型瓶成本還有很大的降幅空間。III型瓶的價格也會有所降低,但成本仍是IV型瓶的1.5、1.6倍。
斯林達副總經理兼總工程師楊樹軍也認為,相比于Ⅲ型瓶,IV型瓶有諸多優勢。以斯林達首款IV型瓶為例,與相同尺寸70MPa車用Ⅲ型儲氫瓶對比(下圖),IV型瓶在輕量化、高壓力、高儲氫密度、長壽命方面都顯現出明顯優勢。
高工產研氫電產業研究所(GGII)預測,在未來三年內,隨著國內氫燃料電池汽車市場發展,IV型瓶有望對現有的III型瓶進行部分替換。
哪些企業在布局?
在越來越多的業界同仁對Ⅳ型瓶給予充分認可之外,入局這一領域展開技術研發的企業在增多。
京城股份(600860)發布非公開發行A股股票預案(二次修訂稿),提到擬使用募集資金5200萬元,用于Ⅳ型瓶智能化數控生產線建設項目,該項目生產的IV型瓶主要應用于作為氫能汽車與天然氣汽車中的儲氣裝置。
亞普股份已宣布加入布局70MPaIV型儲氫瓶“陣容”,并已取得階段性進展。
中集安瑞科去年和IV型儲氫瓶領域的“鼻祖”挪威Hexagon簽署《戰略合作意向書》。今年3月3日,中集安瑞科宣布與Hexagon成立針對中國及東南亞市場快速增長的高壓氫氣儲運的合營公司,其中IV型儲氫瓶的生產設施建設預計最早將于2021年第二季度開始。
“車載儲氫系統的發展趨勢為輕量化、低成本及低重容比,因此III型瓶向IV型瓶轉變是符合未來發展趨勢的。中集安瑞科將與Hexagon形成協同效應,搶占中國廣闊的氫能市場。”中集安瑞科執行董事兼總經理楊曉虎公開表示。
目前科泰克也已展開IV型瓶的材料選型匹配等基礎性研究工作。隸屬國家市場監管總局的中國特種設備檢測研究院,也已經到參與到國家70MPaIV型瓶的課題研究中。
有業內人士認為,相對于之前長期被擱置,我國IV型瓶已經走到了一個新的發展階段。
國內IV型瓶3-4年后入正軌?
盡管IV型瓶前景被看好及有越來越多的企業投身布局,但是IV型瓶距離真正產業化發展,還要一段時間。
一方面,IV型瓶的研發仍有幾個關鍵技術難點,比如金屬瓶口與塑料內膽兩種不同屬性材料的密封及密封材料的選擇;塑料內膽材料與氫是否相容,材料如何選擇與評價;內膽成形過程中,無損檢測手段及評價;碳纖維纏繞過程中如何保證內膽不變形等。如何高精準地檢測到氫氣的微小泄露也是目前IV型瓶面臨的巨大挑戰。
另一方面,IV型瓶所需關鍵材料——碳纖維,全球供應企業有限,與塑料、環氧樹脂、密封材料等一樣都主要依賴于進口,價格高昂。
“與歐美日韓等西方國家相比,國內在IV型瓶的研發和應用方面都處于相對落后的狀態。預計要3-4年之后,各項技術和驗證逐漸成熟,國內的相關標準、法規相繼出臺,IV型瓶的發展才會步上正軌。”一位業內人士如此表示。
那么現在企業深入布局IV型瓶是基于什么考慮?機會在哪里?
“目前,大家發展IV型儲瓶的機會在于替代70MPaIII型瓶和氫能重卡。”他如是判斷。尤其在氫能重卡方面,他認為,IV型瓶基體采用塑料材料,具有重量輕、成本低、質量儲氫密度大等優點,這與氫能重卡本身高續航里程、低成本及輕量化的內在需求相一致。當前國家倡導率先發展氫能重卡,這也將給IV型儲氫瓶帶去一定的市場機會。
在氫燃料電池汽車將成為未來汽車發展趨勢的背景下,儲氫瓶作為燃料電池汽車必不可少的關鍵零部件之一,確實正在釋放出巨大的市場需求。相關數據顯示,國內儲氫瓶市場在未來10年將以47.7%的復合年增長率增長,2025年燃料電池車保有量將達10萬輛,儲氫瓶市場規模可達39.2億元。