固態(tài)氫技術(shù)及氫燃料電池的存儲(chǔ)核心儲(chǔ)氫瓶

固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)基本介紹

我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)具備長(zhǎng)期發(fā)展?jié)摿?/strong>根據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟的預(yù)測(cè)，在2030年碳達(dá)峰愿景下，我國(guó)氫氣的年需求量預(yù)期達(dá)到3,715萬(wàn)噸，在終端能源消費(fèi)中占比約為5%；可再生氫產(chǎn)量約為500萬(wàn)噸，部署電解槽裝機(jī)約80GW。在2060年碳中和愿景下，我國(guó)氫氣的年需求量將增至1.3億噸左右，在終端能源消費(fèi)中占比約為20%。其中，工業(yè)領(lǐng)域用氫占比仍然最大，約7,794萬(wàn)噸，占?xì)淇傂枨罅?0%；交通運(yùn)輸領(lǐng)域用氫4,051萬(wàn)噸，建筑領(lǐng)域用氫585萬(wàn)噸，發(fā)電與電網(wǎng)平衡用氫600萬(wàn)噸。儲(chǔ)氫——?dú)?、液、固三種方式氣態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)通過(guò)高壓是將氫氣壓縮于高壓容器中，來(lái)實(shí)現(xiàn)氫氣的儲(chǔ)存，通常由鋼、鋁、碳/玻璃纖維、 高分子材料等制成。高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛。目前高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)主要應(yīng)用在運(yùn)輸領(lǐng)域，加氫站和燃料電池 車上均應(yīng)用高壓儲(chǔ)氫瓶作為儲(chǔ)氫裝置。加氫站通常使用純鋼制造的I型瓶和II型瓶（鋼制內(nèi)膽，纖維環(huán)向纏繞），工作壓力在17.5-30MPa， 體積較大。加氫站配置250kg的儲(chǔ)氫裝置成本約為170-200萬(wàn)元以上，折合單位儲(chǔ)氫價(jià)格約為6000- 8000元/公斤。車載儲(chǔ)氫瓶主要分III型瓶和IV型瓶?jī)煞N。

III型瓶壓強(qiáng)為35MPa，內(nèi)膽采用鋁合金/鋼，包裹材料為碳纖 維或者混合碳/玻璃纖維復(fù)合材料。IV型瓶壓強(qiáng)為70MPa，內(nèi)膽采用聚合物（一般包括尼龍，高密度 聚乙烯（HDPE），PET聚酯塑料/PA聚酰胺），外部包裹材料主要是碳纖維或者混合碳/玻璃纖維復(fù) 合材料。國(guó)內(nèi)氫燃料電池汽車配備的儲(chǔ)氫罐主要以35MPa的Ⅲ型瓶為主，而70MPa的IV型高壓儲(chǔ)氫 罐，國(guó)外已經(jīng)實(shí)應(yīng)用，國(guó)內(nèi)尚未批準(zhǔn)。在燃料電池車上應(yīng)用的高壓儲(chǔ)氫瓶按照儲(chǔ)氫質(zhì)量折算，35MPa 的單價(jià)3500-5000元/kg，70MPa的8000-10000元/kg。液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)是采用低溫技術(shù)將氫氣冷卻到液化溫度（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，-253℃）以下，以液體形式儲(chǔ) 存在高度真空的絕熱容器中。

低溫液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)目前美國(guó)、日本等已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用，國(guó)內(nèi)應(yīng)用最早起步于軍事、航天等 領(lǐng)域。隨著近年來(lái)國(guó)內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)興起，民用液氫領(lǐng)域現(xiàn)已匯聚中科富海、航天101所、國(guó)富氫能、鴻達(dá) 興業(yè)等一批科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)，在相關(guān)技術(shù)上屢獲重大突破；同時(shí)國(guó)家已發(fā)布液氫生產(chǎn)、貯存和運(yùn)輸?shù)膰?guó) 家標(biāo)準(zhǔn)，這使液氫民用有標(biāo)可依，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)液氫產(chǎn)業(yè)民用領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)零突破，為液氫進(jìn)入市場(chǎng)化發(fā)展提 供重要支撐。液氫槽罐車價(jià)格為350萬(wàn)/臺(tái)，可儲(chǔ)存4300公斤液氫，液化過(guò)程耗電約為15KWh/kg。2021年月，清華聯(lián)手北汽福田的全球首輛35噸級(jí)、49噸級(jí)分布式驅(qū)動(dòng)液氫燃料電池重型商用車成功問(wèn) 世，順利通過(guò)綜合測(cè)試。2021年2月，上海重塑、佛燃能源、國(guó)富氫能、泰極動(dòng)力簽署協(xié)議在佛山合作 推進(jìn)“液氫儲(chǔ)氫加氫站項(xiàng)目。

固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)是通過(guò)物理或化學(xué)方式使氫氣與儲(chǔ)氫材料結(jié)合，來(lái)實(shí)現(xiàn)氫氣的儲(chǔ)存。從材料分類上有金屬合金、 碳材料等。金屬氫化物合金又可細(xì)分為稀土系、鈦鐵/錳系、釩系和鎂系等。固態(tài)儲(chǔ)氫從體積儲(chǔ)氫密度、安全性等因素考慮，是最具商業(yè)化發(fā)展前景的儲(chǔ)存方式之一。固態(tài)儲(chǔ)氫目前在交通領(lǐng)域起步相對(duì)較早，氫能自行車、兩輪車、燃料電池叉車、加氫站均有示范項(xiàng)目；國(guó) 內(nèi)企業(yè)如厚普股份也在開(kāi)發(fā)車載固態(tài)儲(chǔ)氫瓶，目前鈦系儲(chǔ)氫裝置售價(jià)在2萬(wàn)元/kg，未來(lái)希望通過(guò)規(guī)?；?產(chǎn)，降至8000元/kg以內(nèi)。固態(tài)儲(chǔ)氫在電力調(diào)峰領(lǐng)域也有示范項(xiàng)目，包括華電集團(tuán)、云南電科院、有研科技集團(tuán)等在四川瀘定、昆明、 張家口建設(shè)了相關(guān)示范項(xiàng)目。在備用電源領(lǐng)域，應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、醫(yī)院、社區(qū)等工商業(yè)的示范項(xiàng)目。在工業(yè)領(lǐng)域：目前化工上使用的是高壓儲(chǔ)氣罐，安全性存在挑戰(zhàn)、復(fù)雜度很高。而固態(tài)儲(chǔ)氫可以作為長(zhǎng)期 的儲(chǔ)存，減輕安全壓力；還可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)副產(chǎn)氫凈化-儲(chǔ)運(yùn)一體化。一輛儲(chǔ)運(yùn)車可直接充裝和純化1.2噸氫 氣，得到99.999%的高純氫，有效降低儲(chǔ)運(yùn)成本。

固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)路線介紹固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)路線主要可分為金屬氫化物，配位氫化物，碳材料，金屬有機(jī)骨架材料（MOFs）和水合物儲(chǔ)氫等。金屬氫化物為固態(tài)儲(chǔ)氫主流技術(shù)路線，涉及材料包括鎂系、鈦系、釩系、稀土系及復(fù)合儲(chǔ)氫合金等；其中鎂系合金儲(chǔ)氫容量大（最高可達(dá)7.6%），但放氫溫度高，通常需要300℃；鈦系、釩系、稀土系儲(chǔ)氫合金儲(chǔ)氫容量為1.4%-2.4%不等，放氫溫度明顯較鎂系合金低。配位氫化物路線需要堿金屬（鋰、鈉、鉀等）或堿土金屬（鎂、鈣等）或第三主族元素（鋁、硼等）。碳材料路線需要活性炭、碳納米纖維、碳納米管等材料。

金屬氫化物吸放氫基本原理金屬儲(chǔ)氫材料通過(guò)金屬氫化物的形式來(lái)將氫氣儲(chǔ)存在合金中。吸氫過(guò)程中，合金儲(chǔ)氫材料在一定的溫度和氫氣壓力下, 發(fā)生放熱反應(yīng)吸收氫氣生成金屬氫化物；放氫過(guò)程中，金屬氫化物在加熱的情況下發(fā)生吸熱反應(yīng)釋放所吸收的氫氣,。微觀機(jī)理：氫分子首先吸附在金屬表面, 隨著氫鍵斷裂而解離成氫原子, 氫原子通過(guò)內(nèi)部擴(kuò)散進(jìn)入金屬原子的間隙形成金屬固溶體，之后固溶體中的氫原子進(jìn)一步向金屬內(nèi)部擴(kuò)散, 達(dá)到固溶轉(zhuǎn)化為化學(xué)吸附的活化能后從而形成氫化物。

儲(chǔ)氫運(yùn)氫——三種形式的結(jié)合應(yīng)用前景對(duì)于高壓氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)，當(dāng)運(yùn)輸距離為50km時(shí)，運(yùn)輸成本為3.6元/kg，隨著距離的增加長(zhǎng)管拖車運(yùn)輸成本大幅上升，當(dāng)運(yùn)輸距離為500km時(shí)，氫氣的運(yùn)輸成本達(dá)到29.4元/kg。因此，長(zhǎng)管拖車只適合短距離運(yùn)輸（小于200km）。固態(tài)儲(chǔ)氫車與液氫槽罐車運(yùn)氫成本對(duì)距離不敏感，當(dāng)加氫站距離氫源點(diǎn)50-600km時(shí)，運(yùn)輸價(jià)格約在10-13元/kg范圍內(nèi)，成本變動(dòng)與儲(chǔ)運(yùn)氫過(guò)程中耗電費(fèi)用，載氫量有關(guān)，在長(zhǎng)距離運(yùn)輸下，固態(tài)儲(chǔ)氫車與液氫罐車都具備成本優(yōu)勢(shì)。管道運(yùn)氫成本主要來(lái)源于與輸送距離正相關(guān)的管材折舊及維護(hù)費(fèi)用，當(dāng)輸送距離為100km時(shí)，運(yùn)氫成本僅為0.5元/kg。管道運(yùn)氫成本很大程度上受到需求端的影響，當(dāng)前加氫站尚未普及、站點(diǎn)較為分散的情況下，管道運(yùn)氫的成本優(yōu)勢(shì)并不明顯。

固態(tài)儲(chǔ)氫市場(chǎng)分析

固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)擁有廣闊的應(yīng)用前景對(duì)于不同的儲(chǔ)氫方式，都有不同的適合場(chǎng)景。固態(tài)儲(chǔ)氫適用的場(chǎng)景有：工程車載應(yīng)用：1）叉車對(duì)重量不敏感，固態(tài)儲(chǔ)氫較為合適。相比高壓儲(chǔ)氣罐，固態(tài)儲(chǔ)氫能夠儲(chǔ)存兩倍以上的氫氣，續(xù)航時(shí)間翻倍，叉車加氫一次工作可以連續(xù)工作一整天。

2）固態(tài)儲(chǔ)氫可以用于港區(qū)、煤礦井下進(jìn)行短途輸運(yùn)的物流車，這種場(chǎng)景下用高壓氣罐有安全風(fēng)險(xiǎn)，用固態(tài)儲(chǔ)氫更合適。

3）地鐵施工中的機(jī)械施工車輛也適合使用固態(tài)儲(chǔ)氫裝置，這些列車建站很小很少，但對(duì)體積和重量的承受力強(qiáng)一些。

4）固定路線的重卡、環(huán)衛(wèi)車等等也非常適合。乘用車載應(yīng)用：目前燃料電池乘用車主要是高壓儲(chǔ)氫，主流車型采用三個(gè)罐，一橫兩豎的擺放方式，比較占用空間，如果使用固態(tài)儲(chǔ)氫裝置，可以與底盤(pán)進(jìn)行一體式設(shè)計(jì)，類似電動(dòng)車，空間利用率會(huì)大大提高，同時(shí)汽車的重心會(huì)降低，汽車的阻力降低，能效提高；同時(shí)固態(tài)儲(chǔ)氫安全性更好，車輛可以放心進(jìn)入地下車庫(kù)停放。目前存在的問(wèn)題是需要在乘用車使用還需要提高質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度到2%以上，并且降低制造成本。通信基站的備用電源：例如我國(guó)2008年汶川地震后，一些單位開(kāi)發(fā)了燃料電池和固態(tài)儲(chǔ)氫裝置組成的備用電源，一次能夠供給通信基站運(yùn)行17個(gè)小時(shí)左右。

分布式供能：固態(tài)儲(chǔ)氫裝置可以和光伏或風(fēng)電配套使用。因?yàn)楣虘B(tài)儲(chǔ)氫需要的氫氣壓力低，光伏電解水制取的氫氣可以直接存儲(chǔ)在固態(tài)儲(chǔ)氫裝置中。固態(tài)儲(chǔ)氫裝置平時(shí)常溫常壓儲(chǔ)存，使用時(shí)跟燃料電池配套使用，燃料電池余熱可以放氫時(shí)使用，固態(tài)儲(chǔ)氫裝置可以作為換熱系統(tǒng)的一部分。近年來(lái)更大規(guī)模的分布式儲(chǔ)能，廣州南沙和云南昆明的分布式供能，一方面可以直接跟燃料電池?zé)犭娐?lián)供結(jié)合使用，另一方面可以把氫氣增壓后給氫能汽車加氫，形成綜合能源站。綠氫和化工相結(jié)合：化工需要持續(xù)的氫氣供給，單獨(dú)的光伏制氫因?yàn)榫哂虚g歇性，因此不合適獨(dú)立運(yùn)行。

目前化工上使用的是高壓儲(chǔ)氣罐，安全性存在挑戰(zhàn)、復(fù)雜度很高。而固態(tài)儲(chǔ)氫可以作為長(zhǎng)期的儲(chǔ)存，減輕安全壓力。電力調(diào)峰電站：固態(tài)儲(chǔ)氫和200MW以上的燃料電池配套，可用作調(diào)峰電站，能夠供電4、5個(gè)小時(shí)以上。這種電站儲(chǔ)氫量很大，例如我國(guó)張家口的新能源基地，設(shè)計(jì)單日放氫量可達(dá)到50噸以上，這種應(yīng)用非常適合固態(tài)儲(chǔ)氫。按照一周以上的儲(chǔ)存時(shí)間估算，固態(tài)儲(chǔ)氫單位造價(jià)可低至1.0元/wh，略低于當(dāng)前鋰電池的系統(tǒng)價(jià)格1.1-1.2元/wh的水平，但相對(duì)于鋰電池系統(tǒng)，固態(tài)儲(chǔ)氫系統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能在安全性方面的優(yōu)點(diǎn)更為明顯。應(yīng)急電源：應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、醫(yī)院、社區(qū)等工商業(yè)。

固態(tài)儲(chǔ)氫罐產(chǎn)品介紹與高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫方式相比，固態(tài)儲(chǔ)氫罐具有安全可靠的優(yōu)勢(shì)，對(duì)設(shè)備要求較低。目前主流的固態(tài)儲(chǔ)氫罐主要由固態(tài)儲(chǔ)氫材料、不銹鋼/鋁制殼體、氣管通道、過(guò)濾器、散熱鰭片、閥門(mén)和加熱/散熱管道組成。因固態(tài)儲(chǔ)氫罐壓力一般低于5MPa，故不需要成本較高的高壓閥門(mén)。固態(tài)儲(chǔ)氫罐成本主要受規(guī)模、殼體材料、儲(chǔ)氫合金等因素影響，各家工藝有所不同，成本差異較大。根據(jù)有研工研院資料顯示，目前固態(tài)儲(chǔ)氫裝置成本約為8000元/kgH2，而轔蕭科技生產(chǎn)的金屬氫化物固態(tài)儲(chǔ)氫罐成本約為1200元/L。當(dāng)前固態(tài)儲(chǔ)氫裝置處于早期示范階段，未來(lái)隨著產(chǎn)線規(guī)模的擴(kuò)大和自動(dòng)化程度的提高，制造成本有望大幅降低。同時(shí)，失效儲(chǔ)氫罐中的儲(chǔ)氫材料可以實(shí)現(xiàn)回收，進(jìn)一步壓縮制造成本。

固態(tài)儲(chǔ)氫罐產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程有研工研院開(kāi)發(fā)的一系列固態(tài)儲(chǔ)氫罐產(chǎn)品涵蓋便攜式、大容量、固定式等多種規(guī)格，容量覆蓋0.1-1000Nm3，處于行業(yè)領(lǐng)先地位。浩運(yùn)金能固態(tài)儲(chǔ)氫罐產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)快速大容量吸放氫，且工作壓力低于3MPa，為多種應(yīng)用場(chǎng)景提供便利。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)固態(tài)儲(chǔ)氫罐的企業(yè)有浩運(yùn)金能、有研工研院、華碩能源、安泰創(chuàng)明、永安行、氫楓能源、轔蕭科技和華碩能源。目前主流固態(tài)儲(chǔ)氫罐生產(chǎn)企業(yè)均有具備商業(yè)化潛能的產(chǎn)品面市。浩運(yùn)金能開(kāi)發(fā)的儲(chǔ)氫罐容量最高可達(dá)800L，同時(shí)具備超過(guò)200L/min的快速大流量放氫性能。有研工研院開(kāi)發(fā)的固態(tài)儲(chǔ)罐已應(yīng)用在與云浮飛馳、佳華利道等合作項(xiàng)目的冷鏈物流車、大巴車上。安泰創(chuàng)明開(kāi)發(fā)的固態(tài)儲(chǔ)氫瓶應(yīng)用于兩輪車上，續(xù)航可達(dá)80km；氫楓能源開(kāi)發(fā)的鎂合金固態(tài)儲(chǔ)氫運(yùn)輸車上搭載14個(gè)儲(chǔ)氫罐，可以實(shí)現(xiàn)1.2噸的氫氣運(yùn)載量。永安行固態(tài)低壓儲(chǔ)氫瓶生產(chǎn)線已實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。

總結(jié)固態(tài)儲(chǔ)氫為儲(chǔ)氫環(huán)節(jié)新興技術(shù)，相較于高壓氣體儲(chǔ)能和低溫液態(tài)儲(chǔ)氫具備高安全性、高體積儲(chǔ)氫密度、快速充放氫、運(yùn)輸便捷等優(yōu)勢(shì)，并為業(yè)界所重視。目前主流固態(tài)儲(chǔ)氫路線為金屬氫化物，包括鎂系、鈦系、釩系、稀土系及復(fù)合儲(chǔ)氫合金等。固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)應(yīng)用前景廣闊。

1）車載儲(chǔ)氫環(huán)節(jié)，伴隨氫燃料電池汽車的推廣和車載固態(tài)儲(chǔ)氫系統(tǒng)成本下降，固態(tài)儲(chǔ)氫系統(tǒng)市場(chǎng)空間將會(huì)打開(kāi)，我們預(yù)計(jì)車載固態(tài)儲(chǔ)氫瓶2030年市場(chǎng)規(guī)模突破百億元；2）加氫站環(huán)節(jié)，固態(tài)儲(chǔ)氫相較于高壓氣態(tài)和液態(tài)儲(chǔ)氫不需要壓縮機(jī)或液化裝置即可完成充氫，在加氫站建設(shè)成本上較低，具備較好的經(jīng)濟(jì)性，我們估計(jì)當(dāng)前固態(tài)儲(chǔ)氫加氫站整體成本約為800萬(wàn)元，我們預(yù)計(jì)2022-2026年固態(tài)儲(chǔ)氫加氫站建設(shè)累計(jì)新增投資約將增加14.3億元，至2025/2026年新增投資額分別為4.5/5.3億元；3）其他領(lǐng)域：如分布式供能，通信基站的備用電源，電力調(diào)峰電站等，氫儲(chǔ)能的存儲(chǔ)規(guī)模更大，存儲(chǔ)時(shí)間更長(zhǎng)可以滿足長(zhǎng)周期、大容量?jī)?chǔ)能要求，同時(shí)固態(tài)儲(chǔ)氫安全性強(qiáng)，運(yùn)輸靈活性高，在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用空間。

儲(chǔ)運(yùn)，對(duì)于氫能產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；l(fā)展有著直接影響作用。理想的狀態(tài)下，通過(guò)成熟的管道輸氫系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的綠氫運(yùn)輸。目前，我國(guó)管道輸氫系統(tǒng)建設(shè)還尚處于起步階段，在現(xiàn)有的天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)中混入氫氣是初期管道輸氫的主要探索方向。

在儲(chǔ)氫這條細(xì)分產(chǎn)業(yè)鏈當(dāng)中，有一個(gè)環(huán)節(jié)最為關(guān)鍵——儲(chǔ)氫瓶的應(yīng)用。可以說(shuō)，儲(chǔ)氫瓶上連氫氣制造，中承氫氣存儲(chǔ)，下接氫氣應(yīng)用。作為儲(chǔ)存氫氣的容器，它應(yīng)用于各種使用氫氣的場(chǎng)景。

儲(chǔ)氫瓶設(shè)備比較

儲(chǔ)氫瓶性能比較

01根據(jù)材質(zhì)不同<<<<

高壓儲(chǔ)氫瓶分為純鋼制金屬瓶(I型)、鋼制內(nèi)膽纖維纏繞瓶(II型)、金屬內(nèi)膽纖維纏繞瓶(III型)和塑料內(nèi)膽纖維纏繞瓶(IV型)4種。

I 型：全金屬結(jié)構(gòu)，通常為鋼。

II型：主要是金屬，在環(huán)向方向有一些纖維外包裹，主要是鋼或鋁，玻璃纖維復(fù)合材料；金屬容器和復(fù)合材料共享大約相等的結(jié)構(gòu)載荷。

III 型：帶有全復(fù)合材料外包裝的金屬內(nèi)襯，通常為鋁，帶有碳纖維復(fù)合材料；復(fù)合材料承受結(jié)構(gòu)載荷。

IV 型：全復(fù)合結(jié)構(gòu)，聚合物——通常是聚酰胺 (PA) 或高密度聚乙烯 (HDPE) 襯里，帶有碳纖維或混合碳/玻璃纖維復(fù)合材料；復(fù)合材料承載所有結(jié)構(gòu)載荷。

V 型：無(wú)襯里，全復(fù)合結(jié)構(gòu)。

其中I型瓶重量大，僅適用于加氫站固定式儲(chǔ)氫；II型瓶相較I型重量有所下降，但儲(chǔ)氫密度依舊較低，難以滿足車載儲(chǔ)氫要求；III型瓶和IV型瓶適用于車載儲(chǔ)氫，其中IV型瓶的塑料內(nèi)膽顛覆原有氣瓶技術(shù)，具備優(yōu)異的抗氫脆腐蝕、高儲(chǔ)氫密度、質(zhì)量輕等優(yōu)勢(shì)。

02根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景不同<<<<

高壓儲(chǔ)氫可分為固定式高壓儲(chǔ)氫、車載輕質(zhì)高壓儲(chǔ)氫和運(yùn)輸用高壓儲(chǔ)氫。

固定式儲(chǔ)氫瓶：目前工業(yè)中廣泛采用20MPa 鋼制氫瓶，并且可與45MPa 鋼制氫瓶、98MPa鋼帶纏繞式壓力容器進(jìn)行組合應(yīng)用于加氫站。

車用儲(chǔ)氫瓶：目前我國(guó)車載儲(chǔ)氫方式大多為 35MPa 碳纖維纏繞III 型瓶，而 70MPa 碳纖維纏繞 III 型瓶也已少量用于國(guó)產(chǎn)汽車中。

運(yùn)輸用高壓儲(chǔ)氫瓶：高壓氫氣的運(yùn)輸設(shè)備主要用于將氫氣從產(chǎn)地運(yùn)輸?shù)绞褂玫鼗蚣託湔?。管式拖車用旋壓成型的大型高壓氣瓶盛裝氫氣。

03成本結(jié)構(gòu)比較<<<<

從車載儲(chǔ)氫瓶材料成本來(lái)看，儲(chǔ)氫瓶的成本主要集中在外部纏繞用的碳纖維復(fù)合材料。對(duì)于儲(chǔ)氫質(zhì)量均為5.6kg的35MPa、70MPa 高壓儲(chǔ)氫IV型瓶成本構(gòu)成來(lái)看，碳纖維復(fù)合材料成本分別占系統(tǒng)總成本的75%和78%。

儲(chǔ)氫瓶行業(yè)現(xiàn)狀

國(guó)際市場(chǎng)車載供氫系統(tǒng)廣泛使用 70MPa 的 IV 型車載儲(chǔ)氫瓶。國(guó)外對(duì) 70MPa氫氣瓶的研究起步較早，應(yīng)用相對(duì)成熟，主要研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)包括挪威Hexagon Composites、美國(guó) Quantum、日本豐田、韓國(guó) ILJIN Composite 等，其產(chǎn)品以Ⅳ型瓶為主，儲(chǔ)氫密度均在 5.0%左右，已在重卡和乘用車領(lǐng)域得到應(yīng)用。

從我國(guó)現(xiàn)狀來(lái)看，國(guó)內(nèi)目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn) 35MPa 的 III 型瓶的規(guī)模化應(yīng)用和70MPa 的Ⅲ型瓶的示范應(yīng)用，受限于我國(guó)技術(shù)儲(chǔ)備現(xiàn)狀，IV型車載儲(chǔ)氫瓶尚未得到大規(guī)模推廣應(yīng)用。因此，我國(guó)車載高壓供氫系統(tǒng)在技術(shù)水平尚落后于海外市場(chǎng)。

儲(chǔ)氫瓶競(jìng)爭(zhēng)格局

1.車載供氫系統(tǒng)的核心部件車載儲(chǔ)氫瓶屬于高壓容器，存在特種設(shè)備生產(chǎn)資質(zhì)的門(mén)檻，市場(chǎng)參與的企業(yè)數(shù)量有限，最近三年CR3市場(chǎng)占有率保持在76%以上。2019-2021年，國(guó)富氫能的車載儲(chǔ)氫瓶市場(chǎng)占有率持續(xù)保持行業(yè)第一，2021年市場(chǎng)占有率35.63%。2目前，固定式儲(chǔ)氫罐主要用于加氫站、制氫站，按近期各省市出臺(tái)的氫能規(guī)劃政策，固定式儲(chǔ)氫罐市場(chǎng)需求較大，但競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手較少，市場(chǎng)前景廣闊。根據(jù)氫氣加注壓力，加氫站分為35MPa和70MPa兩類。我國(guó)絕大多數(shù)在用或在建的是 35MPa加氫站。為了適應(yīng)燃料電池汽車供氫系統(tǒng)壓力逐漸從35MPa增加到70MPa的需求，加氫站的加注壓力提高到 70MPa已到了十分緊迫的地步。3.現(xiàn)階段，我國(guó)普遍采用 20MPa氣態(tài)高壓儲(chǔ)氫與管束集裝箱運(yùn)輸?shù)姆绞?。在加氫站日需求?00kg以下，運(yùn)輸距離在200公里以內(nèi)經(jīng)濟(jì)性較高。該技術(shù)較為成熟，參與的企業(yè)較多。國(guó)內(nèi)布局儲(chǔ)氫瓶業(yè)務(wù)的公司

中材科技是國(guó)內(nèi)較早布局儲(chǔ)氫瓶業(yè)務(wù)的公司，從2008年就開(kāi)始從事高壓儲(chǔ)氫氣瓶設(shè)計(jì)在氫燃料氣瓶方面，公司率先研發(fā)完成國(guó)內(nèi)最大容積165L及320L燃料電池氫氣瓶，并投入市場(chǎng)形成銷量。

LNG車用瓶據(jù)介紹，該公司已經(jīng)成功掌握70MPa鋁內(nèi)膽碳纖維復(fù)合氫氣瓶關(guān)鍵技術(shù)；啟動(dòng)投資氫氣瓶生產(chǎn)線技改項(xiàng)目及站用儲(chǔ)氫容器生產(chǎn)線項(xiàng)目。現(xiàn)階段，中材科技（蘇州）擁有成都、蘇州、九江三個(gè)生產(chǎn)基地，年產(chǎn)能超過(guò)70萬(wàn)只（氫氣瓶產(chǎn)能3萬(wàn)只/年）。產(chǎn)品配套國(guó)內(nèi)知名汽車制造企業(yè)和能源公司。

近年，佛吉亞收購(gòu)了我國(guó)最大高壓氣瓶企業(yè)沈陽(yáng)斯林達(dá)的大部分股權(quán)，成立合資公司。后者是我國(guó)老牌的專用氣瓶生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)品包括鋁合金無(wú)縫氣瓶、液化天然氣車用瓶、壓縮天然氣環(huán)纏瓶、呼吸用碳纖維復(fù)合氣瓶及新能源車用氫氣瓶等。

早在2010年上海世博會(huì)上，斯林達(dá)展示的車用氫氣鋁合金內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶就已經(jīng)成功應(yīng)用，這也是我國(guó)少數(shù)能夠生產(chǎn)70MPa儲(chǔ)氫罐的企業(yè)之一。2019年該公司52L的70MPa儲(chǔ)氫罐，率先通過(guò)試驗(yàn)，并斬獲上汽集團(tuán)5年2億元訂單。

國(guó)富氫能是我國(guó)比較成熟的氫能全產(chǎn)業(yè)鏈一站式供應(yīng)商之一。從上游的氫氣液化工廠工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和裝備提供，到中下游的儲(chǔ)運(yùn)配送，再到終端的供氫儲(chǔ)氫設(shè)備，國(guó)富氫能均有大量涉足，并經(jīng)驗(yàn)豐富。加氫站車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)

天海工業(yè)

天海工業(yè)旗下?lián)碛?個(gè)專業(yè)氣體儲(chǔ)運(yùn)裝備生產(chǎn)基地，甚至還有一家汽車底盤(pán)改裝基地，產(chǎn)品種類非常之豐富，包括800余個(gè)品種規(guī)格的鋼質(zhì)無(wú)縫氣瓶、纏繞氣瓶、碳纖維全纏繞復(fù)合氣瓶（含車用）等等?，F(xiàn)階段，天海工業(yè)所生產(chǎn)的35MPaIII型瓶已批量應(yīng)用于氫燃料電池汽車，并成功研制出70MPa高壓儲(chǔ)氫瓶，已通過(guò)產(chǎn)品認(rèn)證，在示范樣車上安裝使用。乘用車用-鋁內(nèi)膽碳纖維全纏繞CNG氣瓶在Ⅳ型瓶方面，該公司已建成了一條柔性化Ⅳ型瓶生產(chǎn)線，可以根據(jù)車型的安裝空間靈活設(shè)計(jì)氣瓶長(zhǎng)度和直徑參數(shù)，使氣瓶使用性能最優(yōu)化。目前生產(chǎn)線設(shè)計(jì)產(chǎn)能為年產(chǎn)10000支氣瓶，后續(xù)會(huì)隨市場(chǎng)需求而進(jìn)行擴(kuò)容。

中集安瑞科

2006年，中集安瑞科開(kāi)始布局氫能業(yè)務(wù)，同樣可提供氫能全產(chǎn)業(yè)鏈的整體解決方案，業(yè)務(wù)方面涵蓋了氫能制、儲(chǔ)、運(yùn)、加全產(chǎn)業(yè)鏈的產(chǎn)品。

IV型車載儲(chǔ)氫瓶2020年5月，中集安瑞科通過(guò)與Hexagon的合作，涉足IV型瓶并將其引入中國(guó)市場(chǎng)，雙方的合營(yíng)公司于2021年第二季度開(kāi)始Ⅳ型儲(chǔ)氫瓶的生產(chǎn)設(shè)施建設(shè)。

豐辰氫能

豐辰氫能是我國(guó)氫能行業(yè)的新興勢(shì)力，也是美國(guó)Steelhead Composites在中國(guó)的唯一合作伙伴。后者是全球少數(shù)掌握全部四型儲(chǔ)氫瓶研發(fā)制造核心技術(shù)的企業(yè)之一，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝上有著大量的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，一定程度上處于壟斷地位。

奧揚(yáng)科技

山東奧揚(yáng)新能源科技股份有限公司成立于2011年6月，經(jīng)過(guò)多年的創(chuàng)新研發(fā)，公司已經(jīng)掌握了IV型瓶的核心技術(shù)。目前公司已經(jīng)完成了多款I(lǐng)V型瓶產(chǎn)品的研發(fā)制造，完成了塑料內(nèi)膽與金屬瓶嘴密封性能專利、碳纖維纏繞技術(shù)。

在新能源-高壓儲(chǔ)氫（35Mpa、70Mpa鋁合金內(nèi)膽Ⅲ型儲(chǔ)氫瓶，合作開(kāi)發(fā)塑料內(nèi)膽Ⅳ型瓶）、輕量化（材料輕量化、供氣系統(tǒng)輕量化）、新材料（絕熱紙、氧化鈀）等技術(shù)領(lǐng)域均在進(jìn)行著“產(chǎn)學(xué)研”合作。

海控復(fù)材

?？貜?fù)材也是成立于2017年的“新血液”，主要從事復(fù)合材料制品、復(fù)合材料裝備、自動(dòng)化設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售。

塑料內(nèi)膽+碳纖維纏繞車用儲(chǔ)氫瓶在儲(chǔ)氫瓶方面主要方向同樣也包含Ⅲ型和Ⅳ型等多種產(chǎn)品。