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 氫能來源廣泛、應(yīng)用場(chǎng)景豐富，可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)、熱網(wǎng)、油氣網(wǎng)之間的聯(lián)通耦合，是未來二次能源體系中電能的重要補(bǔ)充。綠色氫能的開發(fā)與利用已成為全球應(yīng)對(duì)氣候變化的重要途徑和能源變革的關(guān)鍵方向。

01氫能儲(chǔ)運(yùn)突破的關(guān)鍵——儲(chǔ)氫瓶

儲(chǔ)運(yùn)，對(duì)于氫能產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化發(fā)展有著直接影響作用。理想的狀態(tài)下，通過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。


▲圖： 儲(chǔ)氫瓶發(fā)展（圖源網(wǎng)絡(luò)）

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?？梢哉f，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。

目前已商業(yè)化的高壓儲(chǔ)氫氣瓶分為四種：I型、II型、III型及IV型。I型瓶：外殼和內(nèi)膽都是鋼，1.2-1.5kg/升；II型瓶：用玻璃纖維包箍鋼包，0.7-1.4kg/升；III型瓶：全碳纖維包金屬膽，0.3-0.4kg/升；IV型瓶：玻璃纖維/碳纖維全部包裝，0.25-0.35kg/升。

02萬億氫能賽道——儲(chǔ)氫瓶市場(chǎng)空前火熱

據(jù)GGII調(diào)研數(shù)據(jù)顯示：2021年中國(guó)市場(chǎng)車載儲(chǔ)氫瓶出貨量為30284支，同比上年增長(zhǎng)122.43%。受到氫能重卡等領(lǐng)域的需求推動(dòng)，未來我國(guó)很可能成為全球最大的車載儲(chǔ)氫瓶市場(chǎng)。 根據(jù)測(cè)算，在2021年至2050年期間，我國(guó)儲(chǔ)氫瓶市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到3234億元。

眾所周知，氫氣是一種易燃易爆的氣體，且原子直徑很小，在金屬材料中很有可能會(huì)出現(xiàn)滲透，或者讓金屬變質(zhì)，產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象，造成燃燒爆炸等安全隱患。當(dāng)前，我國(guó)高壓儲(chǔ)氫瓶逐漸由全金屬氣瓶（I型瓶）發(fā)展到非金屬內(nèi)膽纖維全纏繞氣瓶（IV型型瓶）。Ⅲ型瓶和IV型型瓶是纖維復(fù)合材料纏繞制造的氣瓶，其主要由內(nèi)膽和碳纖維纏繞層組成，纖維纏繞復(fù)合氣瓶作為高科技的產(chǎn)品之一，具有工作壓力高、重量輕、安全可靠性好的特點(diǎn)。

IV型瓶?jī)?nèi)膽為高分子材料，除了可以避免氫脆問題之外，還能滿足輕量化需求，因此塑料內(nèi)膽的IV型瓶也成為了儲(chǔ)氫瓶研發(fā)的下一個(gè)聚焦方向。

儲(chǔ)氫瓶?jī)?nèi)膽材料是氫氣阻隔安全性保障的關(guān)鍵，下表對(duì)比了不同高分子材料的氣體滲透率?？梢钥吹?，EVOH共聚物對(duì)氧氣、水蒸氣、二氧化碳三種氣體的阻隔性都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其它聚合物材料。


▲圖： 不同聚合物薄膜的氣體滲透率比較

值得一提的是， 我國(guó)1.2萬噸/年EVOH樹脂項(xiàng)目正在規(guī)劃中，這意味著EVOH國(guó)產(chǎn)化也將有望快速實(shí)現(xiàn)，填補(bǔ)需求空白。

03制造應(yīng)用協(xié)同 —— 筑牢安全紅線

在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里，天然氣和工業(yè)氣體的儲(chǔ)運(yùn)都是鋼瓶，其特點(diǎn)是瓶子重量大，但一旦氣體壓力超過鋼瓶的承受力就會(huì)引發(fā)爆炸。而以炭纖維為結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)氫瓶的規(guī)模應(yīng)用，將有效避免氫氣爆炸發(fā)生。

從儲(chǔ)氫瓶的制造角度來講，安全性有兩個(gè)指數(shù)，第一個(gè)是爆破壓力，第二是個(gè)疲勞次數(shù)。爆破壓力指數(shù)中Ⅲ型瓶和IV型瓶有明顯差異，Ⅲ型瓶需要做到3到4倍，如果達(dá)不到，疲勞次數(shù)就過不去，而IV型瓶要達(dá)到2.5倍。

以燃料電池車為例：在儲(chǔ)氫瓶使用過程中，當(dāng) 儲(chǔ)氫瓶的溫度超過報(bào)警溫度時(shí)，氫系統(tǒng)控制器會(huì)發(fā)出控制信號(hào)立即關(guān)閉電磁閥，并將報(bào)警信號(hào)發(fā)送給整車控制系統(tǒng)和燃料電池控制系統(tǒng)，隨后在儀表上提示駕駛員，同時(shí)使用聲音提醒駕駛員采取緊急安全措施。

在生產(chǎn)和使用過程中，氫安全始終是一條紅線。而在氫瓶使用過程中，容易發(fā)生氫氣泄漏，因而定期對(duì)于儲(chǔ)氫瓶進(jìn)行安全檢測(cè)就顯得尤為重要。隨著儲(chǔ)氫瓶生產(chǎn)技術(shù)的提升，相關(guān)的安全性的將得到大幅提升。以IV型瓶為例，具有抗腐蝕、抗氫脆、防泄漏、輕量化等特點(diǎn)，可以大大提高氫氣儲(chǔ)存的安全性，儲(chǔ)氫密度更高。 未來，隨著儲(chǔ)氫材料和儲(chǔ)氫技術(shù)的突破，儲(chǔ)氫瓶這一細(xì)分行業(yè)必將迎來蓬勃發(fā)展，必然也將促進(jìn)綠氫產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化發(fā)展。

原標(biāo)題：儲(chǔ)氫瓶化解氫能產(chǎn)業(yè)化長(zhǎng)期“堵點(diǎn)”