6 未來發展趨勢
隨著氫燃料電池汽車的推廣與普及,全球及中國車在儲氫瓶需求程逐年上升趨勢,2022年全球車載儲氫瓶市場需求達34.5萬支,中國約占全球的20%,為6.9萬支,比去年增長了127.8%。預計至2025年全球車載儲氫瓶市場需求將以28.7%的速度增長達80.5萬支,中國以69.7%的年均速度增長至23萬支。2022-2025年全球及中國車載儲氫瓶市場規模分別以年均8.4% 、43.8%的速度從120.8、24.2億元增長至161、46億元。
圖 15 全球及中國車載儲氫瓶需求量(支、%)
圖16 全球及中國車載儲氫瓶市場規模(億元、%)
Ⅳ型儲氫瓶市場前景十分廣闊。2020年10月,中國汽車工程學會牽頭修訂編制的《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》對氫燃料電池汽車的發展做出進一步規劃,2025年規劃氫能源車保有量達到10萬輛,在2030-2035年期間實現氫燃料能源汽車保有量100萬輛。整個氫燃料電池汽車產業鏈,除了燃料電池堆作為關鍵裝備外,儲氫瓶的應用推廣將是氫能汽車商業化發展的重要突破口。在全球范圍內廣受認可的Ⅳ型儲氫瓶非常符合中國要求的安全、先進和高成本效益的氫能源轉型趨勢。同時,中國政府提出要在2030年實現碳達峰、2060年實現碳中和,這也給予Ⅳ型儲氫瓶在未來低碳化出行方式轉型提供了強有力的支撐。
Ⅳ型儲氫瓶優勢明顯,符合未來氫能產業發展要求。目前,在國內應用較多的是III型儲氫瓶(鋁內膽纖維纏繞瓶),在國外應用較多的是Ⅳ型儲氫瓶。Ⅳ型瓶優勢更明顯:一是從技術上來講,其采用非金屬內膽,具有優異的抗氫脆腐蝕能力,相對金屬內膽的III型瓶更具安全優勢;在通過相同外徑、容積和壓力(70MPa)條件下,Ⅳ型儲氫瓶儲氫密度可以達到5.5%,高于III型瓶的3.9%;成品重量為48KG,比III型瓶輕22.5%;二是從經濟性上來講,Ⅳ型儲氫瓶制造成本只有III型瓶的63.5%,而且其由于內膽為塑料,不易疲勞失效,使用壽命較長,進一步降低了消費成本。車載儲氫系統的發展趨勢為安全、高儲氫密度、輕量化、低成本、成壽命,因此III型瓶向Ⅳ型瓶轉變是符合未來氫能產業發展要求的,Ⅳ型瓶也將會成為氫燃料電池乘用車的首選儲能裝備。
6.2 儲氫瓶碳纖維使用量不斷增多
與Ⅲ型儲氫瓶相比,Ⅳ型瓶的碳纖維用量多出10%,70MPa儲氫瓶碳纖維用量比35MPa多10%,重卡一般需要6-8支儲氫瓶,乘用車需要2-3支儲氫瓶,在高續航里程、大容積要求下,儲氫瓶過渡到70MPa Ⅳ型瓶意味著更大的碳纖維用量。下表列示了部分代表企業70MPa Ⅳ型瓶碳纖維復合材料的用量,平均使用碳纖維復合材料超80kg。
表4 70MPa IV型車載儲氫瓶碳纖維復合材料使用量
6.3 推動中國IV型儲氫瓶發展的舉措
逐步推動制定一批IV型儲氫瓶國家標準,強化認證認可有效供給。首先,在已有的IV型儲氫瓶團體標準基礎上,加大國家標準的有效供給,逐步建立健全包括材料、設施要求、結構和工藝、試驗方法、包裝、運輸及存儲、檢測與評價等各細分領域的標準體系。第二,建立IV型儲氫瓶質量認證制度體系,促進新技術、新產品、新業態的成熟應用;支持一批技術有特色、服務有特色的專業儲氫瓶檢測檢驗認證機構發展,不斷滿足市場多樣化、個性化需求;未來應對標國際,促進IV型儲氫瓶合格評定結果的互認,推動國內產品“走出去”。納入整體氫能產業政策體系,推動行業發展。中國政府有關部門應從戰略、產業結構、科技、財政等方面,將IV型儲氫瓶研發生產、推廣應用納入到氫能產業政策支持體系。在國家重點研發計劃、專項行動、重點專項中,進一步明確IV型儲氫瓶研究內容及考核指標,推動共性關鍵技術的研發,強化扶持力度。同時,選取氫能源產業發展較快的地區實施IV型儲氫瓶應用試點示范工程,逐步發現并解決實際應用中的問題,探索商業應用模式,加快其在中國商業化的準入步伐。此外,有條件的地方政府可探索將IV型儲氫瓶核心技術研發、產品生產及應用作為財政補助及資金獎勵范疇,推動產品的推廣應用。強化合作力度和彌補產業鏈不足。相關企業要深度開展與科研院所、高等院校的產學研合作,突破核心技術、成型工藝、關鍵原材料制備等“卡脖子”問題,加快IV型儲氫瓶國產化的步伐。同時,應大力開展戰略合作和加強標準運作,強化核心技術積累和專利布局,避免遭遇國外的專利技術壁壘。此外,應加強對氫能產業政策和氫燃料汽車市場需求的研判,及時開發或拓展IV型儲氫瓶生產線項目,滿足市場需求的同時,迅速占領市場,強化供給能力。