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车载储氢瓶背后的“挑战”

2021-06-15 09:38:39 势银能链

氢燃料电池车车载储氢瓶一直以来就是FCVC、UNDP盛会关注的焦点:

因工作过程高压力,储氢瓶本身需满足生产制造过程中的各种安全要求,按压力容器进行监管,取证慢;

要满足高续航、轻量化需求,对材料及制造工艺也提出了很大的挑战;

车载储氢瓶成本又对FCV车的全生命周期TCO影响较大,只有当成本降低至一定程度后,氢燃料电池整车TCO才能跟汽、柴油车相抗衡;

在“以奖代补”政策中不属于八大件范围,国家层面没有补贴;

市场方面,国外势力、国内力量也在逐渐渗透;

产业链供应方面,车载储氢瓶核心材料及零部件如碳纤维主要依赖进口还面临断供,瓶口阀、减压阀等也主要依赖进口;

基于以上现状,当下国内车载储氢瓶的市场可以说是“内忧外患”。那么国内企业应该如何应对上述问题,如何破局车载储氢瓶困境?

在上海举办的第六届FCVC展上,势银研究团队在展会现场通过主题论坛及分论坛、采访环节等多方位与储氢瓶相关企业、机构进行沟通交流、学习,本文将内容进行整理以飨读者。

储氢瓶产品升级、迭代,新力量进入

本次展会上,北京天海工业、佛吉亚斯林达、中集安瑞科、彼欧、山东奥扬、安徽绿动、丰辰氢能、海控复合材料等展出了IV型车载储氢瓶产品,是历届以来IV型产品最多的一次,展出产品参数见下表。

 

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图片来源:势银(TrendBank)

同时,佛吉亚斯林达、北京天海工业还分别展出III型70MPa/198L,35MPa 213L产品,目前已知装车应用国内容积最大的是国富氢能配套的210L III型产品。

业内熟知的储氢瓶本土企业主要有:中材科技、国富氢能、北京科泰克、北京天海工业、沈阳斯林达、中集安瑞科,国内氢燃料电池汽车搭载的储氢瓶全部由本土企业配套提供。

因IV型瓶在国内很长时间被禁用,相关的研究开发工作告停。当IV型瓶的呼声越加浓烈、标准逐渐放开时,本土企业因技术积累较少有些措手不及,国外力量凭借丰富的技术和经验优势入局中国市场。

同时,国内其它领域的新力量也逐渐进入,比如海控复合材料,凭借LPG-IV型生产制造经验入局,还有山东奥扬,LNG方面有丰富的制造经验。

安全监管试验多,取证慢

为适应储氢瓶的发展需求,车用高压燃料电池气瓶分委员会做了系列工作。

2017年III型瓶国家标准GB/T 35544-2017《车用压缩铝内胆揣纤维全缠绕气瓶》颁布,III型储氢瓶得到应用并国产化且相对成熟,主流储氢瓶企业7-8家,产品从35MPa到70MPa,水容积也逐渐增大,目前展出最大的是213L。

轻量化需求使得IV型瓶的呼声越来越盛。

在此背景下,分委会“优生优育、先低后高、稳步推进”的原则,在液化石油气LPG上进行试点,LPG-IV型团体标准T/CATSI 02 005-2019《液化石油气高密度聚乙烯内胆玻璃纤维全缠绕气瓶》,2020年团体标准T/CATSI 02007-2020《车用压缩氢气塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶》颁布。

标准解决塑料内胆,瓶阀座与塑料内胆连接接头、密封件(材料及试验)、气瓶试验的关键问题,气瓶试验总共18项,其中常温渗透试验、扭矩试验是IV型储氢瓶特有的,氢气循环试验、常温压力循环试验、气密性试验内容有别于III型瓶。

目前能开展氢循环试验、氢渗透试验相关机构较少,最权威的要数合肥通用机械研究所,测试台数量有限。

据了解,不少储氢瓶企业都在排列等候,取证速度较慢,目前IV型储氢瓶仅佛吉亚斯林达取得证书。

核心材料碳纤维国外供应收紧,国产化能力不足

III型车载储氢瓶、IV型车载储氢瓶除内胆材料不同外,全部采用碳纤维全缠绕工艺,碳纤维重量占整瓶比例最高可达57%以上,因工作压力高,对碳纤维的级别要求也高。

据调研,国内主流储氢瓶企业碳纤维主要依赖进口,近两年逐渐开始国产化小批量替代,碳纤维供应商国内主要有中复神鹰、光威复材、中简科技等,还有楚江新材、博云新材。

据了解,从今年初开始,主要供应商日本东丽收紧碳纤维供应(源于政府压力),国内供应商在优先满足航天军工领域应用外仅有少部分量可以供应,有碳纤维库存的企业订单量大目前还能保证供应,部分企业争取到国内碳纤维材料供应,但已经有大量的可能是千台级的订单量在手压力仍旧较大。

在FCVC展上,上海城市示范群已经率先官宣,示范期内推广5000辆车,除官宣数量外势银预计示范期内社会车辆数量还会增加,京津冀、河南、广东城市群可续也将迎来官宣。届时,中国氢燃料电池车数量订单会猛增,如果供应不能解决势必会影响到应用推广。

碳纤维复合材料的下游应用主要航空航天、体育休闲、风电叶片、汽车应用、压力容器、混配模成型、建筑应用、碳碳复材、电子电气、船舶应用、电缆芯等。

其中航空航天的应用需求目前占比最大,年超2万吨;其次是风电叶片、体育休闲、汽车应用。

随着氢燃料电池汽车的推广应用,预计储氢瓶方面的应用会是个比较大的增量市场,单辆汽车碳纤维用量按60kg计算,则50万辆车规模碳纤维用量30000吨。

国际形势如中美关系以及中国与美国西方盟国的关系变化对碳纤维产业形成一定影响,碳纤维核心设备出口许可难度大,周期长,辅助设备也从自由出口至管控。

通过多年的努力,碳纤维领域基本解决了“卡脖子”问题,各种型号的碳纤维基本都有制备能力。自由市场打拼出来的中复神鹰,宣布了20000吨的扩产计划,据消息,光威准备在内蒙古建设10000吨碳纤维, 势银期待国产碳纤维产线能早日投产。




责任编辑: 李颖

标签: 车载储氢瓶 氢燃料电池车

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