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              國產儲氫瓶風生水起 70MPaIV型儲氫罐突襲市場浙江鋒源氫能科技科技有限公司 行業動態 發布時間:2020-03-09 點擊瀏覽:916次

                 被國際主流燃料電池乘用車批量使用的70MPaIV型儲氫瓶,在國內卻長期空白,令人遺憾。而隨著近兩年燃料電池汽車的火熱,關于70MPaIV型儲氫瓶的研發終于有了“破冰”跡象。

                就在剛剛閉幕不久的日本展會上,沈陽斯林達安科新技術有限公司(下稱“斯林達”)展出了一款70MPaIV型儲氫瓶,這是國際舞臺上首次有國產70MPaIV型儲氫瓶實物展出。
                除斯林達外,近日京城股份發布非公開發行A股股票預案(二次修訂稿),里面提到擬使用募集資金投資金額5200萬元,用于四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。
                與此同時,在近期一些地方政府發布的項目申報通知中,也明確提到將資助企業突破70MPaIV型氫氣瓶的復合材料結構關鍵技術,促進國產IV型氫氣瓶的研制,比如佛山市科學技術局網發布關于2020-2022年開放基金關于氫能部分重大重點項目指南和受理申報的通知(戳此查看);山西省即將評審首批受理氫能專項申報申請(戳此查看)。
                企業的實物展示及生產線建設計劃,政府設立專項資金資助研發,讓長期被擱置的70MPaIV型儲氫瓶迎來了曙光。而備受業界關注的是,70MPaIV型儲氫瓶商業準入何時開放?系統性標準何時建立?研發及批量生產過程中的重重技術難關又如何攻克?距離商業推廣有多遠?
                技術工藝攻克難,需協同多方力量
                高壓氣態儲氫容器主要分為純鋼制金屬瓶(I型)、鋼制內膽纖維纏繞瓶(II型)、鋁內膽纖維纏繞瓶(III型)及塑料內膽纖維纏繞瓶(IV型)4個類型。I型、II型儲氫密度低、安全性能差,難以滿足車載儲氫密度要求。而憑借提高安全性、減輕重量、提高質量儲氫密度等優勢,III型、IV型瓶的車載應用已經較為廣泛,其中國外多為IV型瓶,國內則多為III型瓶。
                相比于III型瓶依然沿用金屬內膽,IV型瓶的塑料內膽則完全顛覆了原有氣瓶技術,憑借優異的抗氫脆腐蝕性、更輕的質量、更低的成本及更高的質量儲氫密度與循環壽命,成為引領國際氫能汽車高壓儲氫容器發展方向的“新寵”。尤其在燃料電池乘用車領域,沒有IV型瓶,可以說必定步履維艱。國外IV型瓶應用較多,正與其燃料電池乘用車銷量較多有關。
                值得一提的是,國內每一種類型的儲氫瓶都分不同的壓力等級,III型瓶分35MPa和70MPa,而IV型瓶其實也可以區分高壓力和低壓力,但由于業界通常拿豐田70MPa IV型瓶作為標桿,同時IV型瓶只有在高壓力下的優勢才能更好的體現,如果只是低壓力,III型瓶或許在成本及后期使用上更有優勢。所以,業界所探討的及在研發的都是70MPa IV型瓶。
                了解到,國內目前車載儲氫系統基本都采用35MPaIII型瓶,針對70MPaⅢ型瓶的國家標準已經出臺,但實際裝車卻寥寥無幾。此前公開消息中,車企中只有上汽集團有過樣車;氫瓶生產企業基本都儲備有70MPaⅢ型瓶技術,但公開消息中,也僅有斯林達70MPaⅢ型瓶通過型式試驗。70MPaⅢ型瓶應用進展尚且緩慢,更何況技術難度高許多的IV型瓶。
                斯林達副總經理楊樹軍表示:“IV型瓶的研發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。同時,諸多環節都缺乏相應的細致標準及檢測手段,什么樣的產品才是合格的,不太明確。目前企業都是按照產品自身特點,判斷可能會產生哪些問題,再劃定一個界限?!?/span>
                具體而言,金屬瓶口與塑料內膽兩種不同材料屬性的密封非常有難度,解決不好氫氣容易泄露。目前有采用橡膠密封件/O型密封圈的,也有提出瓶口與塑料內膽直接咬合方案的,但當前依然面臨較大風險。同時密封材料能否達到氣瓶的生命周期要求,如何判定也缺乏標準;復合材料的選擇上,與氫的相容性怎么判定,如何保證氣瓶全壽命周期內,塑料性能還能滿足氣瓶的要求,沒有損傷、泄露及開裂;
                塑料內膽成形有吹塑及注塑焊接等方式,金屬有無損檢測,但塑料焊接完后,到底會有什么樣的缺陷,對氣瓶造成什么樣的影響,沒有標準;碳纖維纏繞過程中,由于塑料內膽不像金屬內膽有剛性,如果直接采用Ⅲ型瓶纏繞的方式會變形,如何保證不變形需要技術手段。
                ??貜秃喜牧峡萍加邢薰究偨浝韽垥员鶆t指出,IV型瓶的研發橫跨了復合材料、壓力容器及裝備等諸多領域。目前IV型瓶所需的材料都需要進口,包括塑料、環氧樹脂、密封材料、碳纖維等。受限于國內基礎材料研究薄弱,國內能夠采購基礎材料進行合成的企業很少;專業生產IV型瓶的工藝裝備技術也缺乏,這都不是短期內就能解決的。
                多學科知識的融合,跨領域的通力合作,有助于推進IV型瓶的研發進步。
                標準法規推進難,需謹慎積極對待
                70MPa IV型瓶的研發生產雖然難關重重,但國際上卻有挪威Hexagon、日本豐田、法國佛吉亞等公司實現了批量生產,并應用在各種車型上。
                其中Hexagon是IV型瓶行業的“鼻祖”,在材料、工藝及裝備上都積累了極為豐富的經驗;豐田依托自身技術打造了IV型瓶行業標桿;佛吉亞與現代汽車合作,近日其與現代汽車簽訂合同,將從2021年開始,在接下來的4年時間里為現代汽車提供10000個儲氫瓶。
                為何國外發展如此迅速,而國內卻步履維艱?前文所述的技術工藝難點是一方面,而國情不相同、標準法規的推進緩慢則是更深層次的原因。
                事實上,早在多年前,國內車載天然氣氣瓶采用過IV型瓶(與IV型氫瓶類似,都采用塑料內膽纖維纏繞),出廠時這些氣瓶都符合相關規范,結果裝車后出現了問題,甚至出現多起人命事故,很多當事人被停職。這導致法規標準制定者很抵觸IV型瓶,至今仍然沒有放開。
                “氫瓶裝載到車上使用時,影響安全的因素非常多,可能氫瓶出廠時是符合國家標準規范的,但使用時卻會出現問題?!币幻麡I內人士說道,國外采用IV型瓶沒有問題,但這并不代表國內采用就不會出現問題,因為處于摸索階段,不可控因素太多。
                不過,隨著國外IV型瓶應用的日趨成熟,以及國內企業、資本的推動,在發展氫能成為大勢所趨的形勢下,或許就能打開一道口子。而當前正處于打開這道口子的關鍵時刻。
                一名參與標準制定的企業高層表示:“我們參與了這塊工作,確實感到責任重大。各家技術的掌握程度不同,對產品理解有差異,是參差不齊的。在這種情況下,標準一方面需要‘通用性’,但又要保證各個企業在不同的條件下不會出現問題,非常難?!?/span>
                在他看來,國內70MPa IV型儲氫瓶發展導向很熱,這對產業發展是利好,相關法規標準推進工作很難,但不做也不行,否則更加落后。所以,業界既要積極推動,也要非常謹慎,必須踏踏實實把事情做起來,在標準制定上,要細致要具體要科學。既然做了就必須要成功,因為一旦出現問題,對于行業將是毀滅性的打擊。
                了解到,Hexagon、法國佛吉亞等外資企業都看好中國IV型瓶市場,但由于目前商業準入不允許,目前沒有實質性的訂單,只是在做前期的市場鋪墊工作。國內以斯林達為代表的企業率先展開研發,這對于行業發展有很好的引領作用。研發與法規標準推進工作必須同時并進,若等到商業準入放開再搞研發,肯定為時已晚。


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