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国产70MPa车载储氢瓶的纠结与突破

作者:中国储能电站网 来源:高工氢燃料电池 时间:2019-03-30 浏览:

中国储能电站网讯:储氢瓶压力越大,意味着同等容积下能够存储的氢气越多,有助于提高氢燃料电池汽车的续航里程。目前国内35MPa储氢瓶已经批量化应用,而能否提升至70MPa成为业内关注的焦点。

(来源:微信公众号“高工氢燃料电池” ID:weixin-gg-fcev 作者:万萍萍)

高工氢电调研发现,关于70MPa车载储氢瓶的研发应用,有四个被“诟病”的问题:1、法规标准不完善,国内法规限制使用70MPaIV型瓶,国内企业也未投入研发;2、关键材料碳纤维全球仅一家企业(日本东丽)能提供,价格高昂;3、商用车规模较小,乘用车尚未开始推广,70MPa储氢瓶市场需求低迷;4、加氢站配套技术达不到,装车后难实现加氢;

诸多“拦路虎”面前,有业内人士感慨道:“国内总体技术得不到很好的发展空间。”

客观来看,当前国内70MPa车载储氢瓶的研发应用的确比国际步伐要慢,但也没有外界想象的那么悲观。同时有些人对70MPa车载储氢瓶的发展应用存在一些“误解”,也亟待纠正。

国内70MPaⅢ型瓶有标准 但IV型瓶被禁止

目前我国已经实施能够适用于35MPa和70MPa的高压储氢瓶的相应标准GB/T35544-2017《车用压缩氢气铝合金内胆碳纤维全缠绕气瓶》。

该标准规定了车用压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶的型式和参数、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和储存等要求,适用于设计制造公称工作压力不超过70 MPa、公称水容积不大于450 L、贮存介质为压缩氢气、工作温度不低于-40 ℃且不高于85 ℃、固定在道路车辆上用作燃料箱的可重复充装气瓶。

不过,这一标准只是意味着70MPaⅢ型瓶可以经过检测试验安全后上车运行,国内针对70MPaIV型瓶的法规标准仍然是一片空白,而且国内储氢瓶生产厂家目前还没有投入研发,其中原因涉及到很多方面。

一名技术人员表示:“相比于Ⅲ型瓶,IV型瓶不是更先进的概念,并不是更新迭代后的产品,只是氢瓶结构不一样而已。Ⅲ型瓶和IV型瓶有各自的优缺点,国际上采用IV型瓶的偏多,造成了一种更‘先进’的假象,或是受一些并没有深入了解氢瓶的人的‘崇洋’心理影响。”

从技术角度来看,IV型瓶基体采用塑料材料,具有重量轻、成本低、质量储氢密度大等优点,比较适合乘用车使用。国外燃料电池乘用车偏多,所以采用IV型瓶的自然也偏多。但IV型瓶也存在一些缺点,比如其对温度特别敏感,如果控制不好温度,以及使用过程中的氢气充放速度、不可避免的泄露问题等,对整车安全性影响较大。

相对而言,Ⅲ型瓶虽然偏重些、成本高些,但其材质温度及环境适应能力强,密封性好,一般没有泄露问题。其实国外除乘用车外,大巴及重卡与国内一样采用的是Ⅲ型瓶。国内目前燃料电池汽车仍处于起步阶段,采用Ⅲ型瓶其实是基于现实状况的选择。

“氢瓶装载到车上使用时,影响安全的因素非常多,可能氢瓶出厂时是符合国家标准规范的,但使用时却会出现问题。”另一名业内人士说道,国外采用IV型瓶没有问题,但这并不代表国内采用就不会出现问题,因为处于摸索阶段,不可控因素太多。

事实上,早在2015-2016年,车载天然气气瓶采用过IV型瓶(与IV型氢瓶类似),出厂时这些气瓶都符合相关规范,结果装车后出现了问题,甚至出现多起人命事故,很多当事人被停职。这导致法规标准制定者很抵触IV型瓶,至今仍然没有放开。

“目前IV型瓶看起来比Ⅲ型瓶略有优势,但风险很大。”上述业内人士表示,国内有些气瓶企业有相关的工艺基础,但并不让开发。如果Ⅲ型瓶装车量够大,成本再降一降,也能够做到与IV型瓶成本接近。当然,这也并不意味着未来国内就不会有IV型瓶,随着国外IV型瓶应用的成熟,以及国内企业、资本的推动,或许能打开一道口子。

国产70MPaⅢ型瓶已装车实验 碳纤维国产化路远

虽然目前国内70MPa高压储氢瓶还未真正装车上路,但国内5家领先企业正在研发或已具备量产70MPaⅢ型瓶能力,并开始配合车企展开上车实验。它们分别是科泰克、天海工业、中材科技、富瑞氢能、斯林达。这些企业有个共同特征:都拥有多年气瓶研发生产经验(氢瓶和气瓶可共用同一条产线,其中个别工序不一样),同时瞄准未来氢瓶的广阔市场。

科泰克成立于2003年,属于央企全资子公司,长期从事铝合金内胆、呼吸气瓶、车用复合气瓶及其他高压容器的设计、生产和销售。目前科泰克氢瓶业务占整体业务比例90%以上,客户涵盖国内主要燃料电池车企,占据了国内车载储氢瓶主要市场份额。

据科泰克相关负责人介绍,公司自承担国家863课题开始,已经扎根氢瓶领域十多年,是国内最早展开评估性实验的企业之一,围绕氢瓶的安全性设计与考核做了很多前期工作,比如展开第一例35MPa氢瓶枪击及火烧实验等。目前公司不仅供应单瓶,且提供整套供氢系统。

天海工业是北京京城机电股份有限公司(证券简称京城股份,H股证券代码0187,A股证券代码600860)所属主要骨干企业,成立于1992年,拥有车用LNG气瓶、CNG气瓶、低温贮罐、天然气汽车加气站等多方位的技术能力。

京城股份2018年度报告称,公司拥有亚洲地区最具规模的、技术水平最先进的铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶的设计测试中心及生产线,已具有自出知识产权,产品种类规格齐全,可依据客户需求定制。公司所生产的 35MPa 高压铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶(储氢气瓶)已批量应用于氢燃料电池汽车、无人机及燃料电池备用电源领域。

中材科技(成都)成立于2001年,隶属于中国建材集团旗下的中材科技股份有限公司(002080),以车载压缩天然气气瓶、燃料电池氢气瓶及系统和大口径符合材料储运单元为主营业务。公司拥有四川成都、江苏苏州两个生产基地,其中成都基地是国内CNG压力容器单体工厂规模最大的企业,与国内外知名汽车主机厂建立了长期稳固的合作关系。

富瑞氢能成立于2016年,是民营上市公司张家港富瑞特种装备股份有限公司(股票代码:300228)的控股合资公司。公司专业从事液氢容器、氢气增压装置与加氢站、车载燃料供氢系统等产品的设计、制造和相关的技术服务,并承接制氢和氢气液化工厂等工程项目的设计与装备提供。去年富瑞特装转让富瑞氢能全部股份,目前富瑞氢能已经从中剥离出来。

斯林达官网显示,公司成立于2002年,于2007年承接了“十一五”863国家高技术研究发展计划,成功开发、研制了氢能源汽车瓶;2010年上海世博会公司的车用氢气铝合金内胆碳纤维全缠绕气瓶成功应用;2011年“70MPa高压气态储氢系统关键技术及应用”项目获得了国家教育部科技进行一等奖。

在70MPaⅢ型瓶研发应用方面,高工氢电调研了解到,斯林达生产的70MPa氢瓶已通过型式试验,为全国首家;科泰克70MPa氢瓶装了多款车型,处于测试阶段;富瑞氢能70MPa氢瓶在装车,还未装完;天海工业完成70MPa氢瓶的开发,目前正处于送样阶段;中材科技70MPa氢瓶正在推进认证工作。整体而言,国内70MPaⅢ型瓶已经进入装车实验阶段,主要适用于乘用车,何时能真正上路还是未知数。

值得一提的是,氢瓶能否承受70MPa的压力主要取决于碳纤维铺层,而目前能够批量稳定供应的只有日本东丽一家,价格高昂,一直为业内所担忧。但据氢瓶生产企业反映:“目前还没有办法采用国产碳纤维,一是经过试验达不到要求,二是即使能够达到要求,目前采用国内碳纤维也不便宜,反倒是更贵,因为没有批量化生产。”

据了解,由于燃料电池汽车尚未实现大规模推广,目前储氢瓶整体产值并不高,这难以触动碳纤维厂家投入人力财力物力发展适用于储氢瓶的碳纤维产品。“他们在军工领域产品的动力更强些。”上述业内人士透露。

原标题:国产70MPa车载储氢瓶的纠结与突破

关键字:车载储氢瓶

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