據Allied Market Research5月18日發布的報告——“2017-2023全球壓力容器復合材料-按材料(環氧樹脂、碳纖維和玻璃纖維)和最終使用行業(CNG車輛、氫氣車輛和天然氣運輸)的市場機會分析和行業預測報告”,全球壓力容器復合材料市場2017年的市場是4.33億美元,預計到2023年將達到18.7億美元,從2017年到2023年的復合年增長率為23.0%。
壓力容器是先進復合材料尤其是纏繞成型碳纖維復合材料的最大且增長最快的市場之一。其主要的終端市場是對液化丙烷氣(LPG)、壓縮天然氣(CNG)、可再生天然氣(RNG)以及氫氣(H2)的儲存,雖然它也可用于航空航天領域相關氣體的儲存以及自給式呼吸裝置。
“雙碳”目標,是驅動壓力容器復合材料市場快速增長的最主要因素。交通運輸領域正越來越多的使用CNG、RNG、H2作為燃料。碳纖維的價格、產量曾一度限制了壓力容器復合材料的增長。隨著碳纖維技術的進步,近年來產能的大幅度提升,2017-2023年間,歐洲地區碳纖維復合材料的復合年增長率約為24.1%。
國內車載儲氫系統、氣瓶類型、市場規模、發展趨勢等情況可參:2021年中國車載儲氫系統(儲氫罐/儲氫瓶)行業現狀分析
壓力容器主要有5種類型:
類型I:鋼結構壓力容器,是最早應用的壓力容器,其市場份額曾高達90%?,F正在被復合材料壓力容器替代。
類型II:金屬內膽+環向纏繞纖維增強(主要采用玻璃纖維)。
類型III:金屬內膽+碳纖維/玻璃纖維包纏外層,復合材料主要用來承受結構荷載,是現在主流的復合材料壓力容器,其市場份額正在進一步提高。
類型IV: 聚酰胺(PA)或高密度聚乙烯(HDPE)制成內膽+碳纖維或碳纖維/玻璃纖維混合的復合材料纏繞外層,復合材料承受全部的結構載荷。
類型V:全復合材料,該類型的壓力容器技術尚不成熟,目前公開報道的應用為2020年4月美國Infinite Composites Technologies公司為太空運載火箭開發的球形低溫儲罐,用來存儲低溫液體推進劑。
復合材料壓力容器仍然面臨的挑戰:
復合材料壓力容器用于低溫環境下的長期使用性能及疲勞壽命有待進一步驗證;
復合材料壓力容器大規模推廣應用還需要進一步降低成本;值得欣慰的是,目前已陸續有新的技術出現,使得復合材料壓力容器的成本在不斷降低。例如專用于復合材料壓力容器的大絲束碳纖維技術逐步成熟,實現了材料成本的大幅度降低;德國Cevotec公司用于容器圓頂以縮短CFRP鋪纏時間和成本的FPP 技術,英國Cygnet Texkimp公司為減少纖維破損而推出的3D纏繞技術,比利時Com&Sens公司推出的原位容器檢測技術,美國國家復合材料中心多學科優化設計技術等。