調(diào)研發(fā)現(xiàn)，關(guān)于70MPa車(chē)載儲(chǔ)氫瓶的研發(fā)應(yīng)用，有四個(gè)被“詬病”的問(wèn)題：1、法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)不完善，國(guó)內(nèi)法規(guī)限制使用70MPaIV型瓶，國(guó)內(nèi)企業(yè)也未投入研發(fā);2、關(guān)鍵材料碳纖維全球僅一家企業(yè)(日本東麗)能提供，價(jià)格高昂;3、商用車(chē)規(guī)模較小，乘用車(chē)尚未開(kāi)始推廣，70MPa儲(chǔ)氫瓶市場(chǎng)需求低迷;4、加氫站配套技術(shù)達(dá)不到，裝車(chē)后難實(shí)現(xiàn)加氫;
諸多“攔路虎”面前，有業(yè)內(nèi)人士感慨道：“國(guó)內(nèi)總體技術(shù)得不到很好的發(fā)展空間。”
客觀(guān)來(lái)看，當(dāng)前國(guó)內(nèi)70MPa車(chē)載儲(chǔ)氫瓶的研發(fā)應(yīng)用的確比國(guó)際步伐要慢，但也沒(méi)有外界想象的那么悲觀(guān)。同時(shí)有些人對(duì)70MPa車(chē)載儲(chǔ)氫瓶的發(fā)展應(yīng)用存在一些“誤解”，也亟待糾正。
國(guó)內(nèi)70MPaⅢ型瓶有標(biāo)準(zhǔn) 但I(xiàn)V型瓶被禁止
目前我國(guó)已經(jīng)實(shí)施能夠適用于35MPa和70MPa的高壓儲(chǔ)氫瓶的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)GB/T35544-2017《車(chē)用壓縮氫氣鋁合金內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶》。
該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了車(chē)用壓縮氫氣鋁內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶的型式和參數(shù)、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和儲(chǔ)存等要求，適用于設(shè)計(jì)制造公稱(chēng)工作壓力不超過(guò)70 MPa、公稱(chēng)水容積不大于450 L、貯存介質(zhì)為壓縮氫氣、工作溫度不低于-40 ℃且不高于85 ℃、固定在道路車(chē)輛上用作燃料箱的可重復(fù)充裝氣瓶。
不過(guò)，這一標(biāo)準(zhǔn)只是意味著70MPaⅢ型瓶可以經(jīng)過(guò)檢測(cè)試驗(yàn)安全后上車(chē)運(yùn)行，國(guó)內(nèi)針對(duì)70MPaIV型瓶的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)仍然是一片空白，而且國(guó)內(nèi)儲(chǔ)氫瓶生產(chǎn)廠(chǎng)家目前還沒(méi)有投入研發(fā)，其中原因涉及到很多方面。
一名技術(shù)人員表示：“相比于Ⅲ型瓶，IV型瓶不是更先進(jìn)的概念，并不是更新迭代后的產(chǎn)品，只是氫瓶結(jié)構(gòu)不一樣而已。Ⅲ型瓶和IV型瓶有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，國(guó)際上采用IV型瓶的偏多，造成了一種更‘先進(jìn)’的假象，或是受一些并沒(méi)有深入了解氫瓶的人的‘崇洋’心理影響。”
從技術(shù)角度來(lái)看，IV型瓶基體采用塑料材料，具有重量輕、成本低、質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度大等優(yōu)點(diǎn)，比較適合乘用車(chē)使用。國(guó)外燃料電池乘用車(chē)偏多，所以采用IV型瓶的自然也偏多。但I(xiàn)V型瓶也存在一些缺點(diǎn)，比如其對(duì)溫度特別敏感，如果控制不好溫度，以及使用過(guò)程中的氫氣充放速度、不可避免的泄露問(wèn)題等，對(duì)整車(chē)安全性影響較大。
相對(duì)而言，Ⅲ型瓶雖然偏重些、成本高些，但其材質(zhì)溫度及環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，密封性好，一般沒(méi)有泄露問(wèn)題。其實(shí)國(guó)外除乘用車(chē)外，大巴及重卡與國(guó)內(nèi)一樣采用的是Ⅲ型瓶。國(guó)內(nèi)目前燃料電池汽車(chē)仍處于起步階段，采用Ⅲ型瓶其實(shí)是基于現(xiàn)實(shí)狀況的選擇。
“氫瓶裝載到車(chē)上使用時(shí)，影響安全的因素非常多，可能氫瓶出廠(chǎng)時(shí)是符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的，但使用時(shí)卻會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。”另一名業(yè)內(nèi)人士說(shuō)道，國(guó)外采用IV型瓶沒(méi)有問(wèn)題，但這并不代表國(guó)內(nèi)采用就不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，因?yàn)樘幱诿麟A段，不可控因素太多。
事實(shí)上，早在2015-2016年，車(chē)載天然氣氣瓶采用過(guò)IV型瓶(與IV型氫瓶類(lèi)似)，出廠(chǎng)時(shí)這些氣瓶都符合相關(guān)規(guī)范，結(jié)果裝車(chē)后出現(xiàn)了問(wèn)題，甚至出現(xiàn)多起人命事故，很多當(dāng)事人被停職。這導(dǎo)致法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)制定者很抵觸IV型瓶，至今仍然沒(méi)有放開(kāi)。
“目前IV型瓶看起來(lái)比Ⅲ型瓶略有優(yōu)勢(shì)，但風(fēng)險(xiǎn)很大。”上述業(yè)內(nèi)人士表示，國(guó)內(nèi)有些氣瓶企業(yè)有相關(guān)的工藝基礎(chǔ)，但并不讓開(kāi)發(fā)。如果Ⅲ型瓶裝車(chē)量夠大，成本再降一降，也能夠做到與IV型瓶成本接近。當(dāng)然，這也并不意味著未來(lái)國(guó)內(nèi)就不會(huì)有IV型瓶，隨著國(guó)外IV型瓶應(yīng)用的成熟，以及國(guó)內(nèi)企業(yè)、資本的推動(dòng)，或許能打開(kāi)一道口子。
國(guó)產(chǎn)70MPaⅢ型瓶已裝車(chē)實(shí)驗(yàn) 碳纖維國(guó)產(chǎn)化路遠(yuǎn)
雖然目前國(guó)內(nèi)70MPa高壓儲(chǔ)氫瓶還未真正裝車(chē)上路，但國(guó)內(nèi)5家領(lǐng)先企業(yè)正在研發(fā)或已具備量產(chǎn)70MPaⅢ型瓶能力，并開(kāi)始配合車(chē)企展開(kāi)上車(chē)實(shí)驗(yàn)。它們分別是科泰克、天海工業(yè)、中材科技、富瑞氫能、斯林達(dá)。這些企業(yè)有個(gè)共同特征：都擁有多年氣瓶研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)(氫瓶和氣瓶可共用同一條產(chǎn)線(xiàn)，其中個(gè)別工序不一樣)，同時(shí)瞄準(zhǔn)未來(lái)氫瓶的廣闊市場(chǎng)。
科泰克成立于2003年，屬于央企全資子公司，長(zhǎng)期從事鋁合金內(nèi)膽、呼吸氣瓶、車(chē)用復(fù)合氣瓶及其他高壓容器的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售。目前科泰克氫瓶業(yè)務(wù)占整體業(yè)務(wù)比例90%以上，客戶(hù)涵蓋國(guó)內(nèi)主要燃料電池車(chē)企，占據(jù)了國(guó)內(nèi)車(chē)載儲(chǔ)氫瓶主要市場(chǎng)份額。
據(jù)科泰克相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，公司自承擔(dān)國(guó)家863課題開(kāi)始，已經(jīng)扎根氫瓶領(lǐng)域十多年，是國(guó)內(nèi)最早展開(kāi)評(píng)估性實(shí)驗(yàn)的企業(yè)之一，圍繞氫瓶的安全性設(shè)計(jì)與考核做了很多前期工作，比如展開(kāi)第一例35MPa氫瓶槍擊及火燒實(shí)驗(yàn)等。目前公司不僅供應(yīng)單瓶，且提供整套供氫系統(tǒng)。
天海工業(yè)是北京京城機(jī)電股份有限公司(證券簡(jiǎn)稱(chēng)京城股份，H股證券代碼0187，A股證券代碼600860)所屬主要骨干企業(yè)，成立于1992年，擁有車(chē)用LNG氣瓶、CNG氣瓶、低溫貯罐、天然氣汽車(chē)加氣站等多方位的技術(shù)能力。
京城股份2018年度報(bào)告稱(chēng)，公司擁有亞洲地區(qū)最具規(guī)模的、技術(shù)水平最先進(jìn)的鋁內(nèi)膽碳纖維全纏繞復(fù)合氣瓶的設(shè)計(jì)測(cè)試中心及生產(chǎn)線(xiàn)，已具有自出知識(shí)產(chǎn)權(quán)，產(chǎn)品種類(lèi)規(guī)格齊全，可依據(jù)客戶(hù)需求定制。公司所生產(chǎn)的 35MPa 高壓鋁內(nèi)膽碳纖維全纏繞復(fù)合氣瓶(儲(chǔ)氫氣瓶)已批量應(yīng)用于氫燃料電池汽車(chē)、無(wú)人機(jī)及燃料電池備用電源領(lǐng)域。
中材科技(成都)成立于2001年，隸屬于中國(guó)建材集團(tuán)旗下的中材科技股份有限公司(002080)，以車(chē)載壓縮天然氣氣瓶、燃料電池氫氣瓶及系統(tǒng)和大口徑符合材料儲(chǔ)運(yùn)單元為主營(yíng)業(yè)務(wù)。公司擁有四川成都、江蘇蘇州兩個(gè)生產(chǎn)基地，其中成都基地是國(guó)內(nèi)CNG壓力容器單體工廠(chǎng)規(guī)模最大的企業(yè)，與國(guó)內(nèi)外知名汽車(chē)主機(jī)廠(chǎng)建立了長(zhǎng)期穩(wěn)固的合作關(guān)系。
富瑞氫能成立于2016年，是民營(yíng)上市公司張家港富瑞特種裝備股份有限公司(股票代碼：300228)的控股合資公司。公司專(zhuān)業(yè)從事液氫容器、氫氣增壓裝置與加氫站、車(chē)載燃料供氫系統(tǒng)等產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造和相關(guān)的技術(shù)服務(wù)，并承接制氫和氫氣液化工廠(chǎng)等工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與裝備提供。去年富瑞特裝轉(zhuǎn)讓富瑞氫能全部股份，目前富瑞氫能已經(jīng)從中剝離出來(lái)。
斯林達(dá)官網(wǎng)顯示，公司成立于2002年，于2007年承接了“十一五”863國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃，成功開(kāi)發(fā)、研制了氫能源汽車(chē)瓶;2010年上海世博會(huì)公司的車(chē)用氫氣鋁合金內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶成功應(yīng)用;2011年“70MPa高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”項(xiàng)目獲得了國(guó)家教育部科技進(jìn)行一等獎(jiǎng)。
在70MPaⅢ型瓶研發(fā)應(yīng)用方面，高工氫電調(diào)研了解到，斯林達(dá)生產(chǎn)的70MPa氫瓶已通過(guò)型式試驗(yàn)，為全國(guó)首家;科泰克70MPa氫瓶裝了多款車(chē)型，處于測(cè)試階段;富瑞氫能70MPa氫瓶在裝車(chē)，還未裝完;天海工業(yè)完成70MPa氫瓶的開(kāi)發(fā)，目前正處于送樣階段;中材科技70MPa氫瓶正在推進(jìn)認(rèn)證工作。整體而言，國(guó)內(nèi)70MPaⅢ型瓶已經(jīng)進(jìn)入裝車(chē)實(shí)驗(yàn)階段，主要適用于乘用車(chē)，何時(shí)能真正上路還是未知數(shù)。
值得一提的是，氫瓶能否承受70MPa的壓力主要取決于碳纖維鋪層，而目前能夠批量穩(wěn)定供應(yīng)的只有日本東麗一家，價(jià)格高昂，一直為業(yè)內(nèi)所擔(dān)憂(yōu)。但據(jù)氫瓶生產(chǎn)企業(yè)反映：“目前還沒(méi)有辦法采用國(guó)產(chǎn)碳纖維，一是經(jīng)過(guò)試驗(yàn)達(dá)不到要求，二是即使能夠達(dá)到要求，目前采用國(guó)內(nèi)碳纖維也不便宜，反倒是更貴，因?yàn)闆](méi)有批量化生產(chǎn)。”
據(jù)了解，由于燃料電池汽車(chē)尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模推廣，目前儲(chǔ)氫瓶整體產(chǎn)值并不高，這難以觸動(dòng)碳纖維廠(chǎng)家投入人力財(cái)力物力發(fā)展適用于儲(chǔ)氫瓶的碳纖維產(chǎn)品。“他們?cè)谲姽ゎI(lǐng)域產(chǎn)品的動(dòng)力更強(qiáng)些。”上述業(yè)內(nèi)人士透露。
