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Ⅳ型瓶胎动:预计2022年中落地?

2020-07-14 10:44
香橙会
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细数国内发展氢能“卡脖子”问题,IV型瓶当属其中之一。作为供氢系统成本占比最高的部分,国际上先进的燃料电池汽车携带氢气多采用70兆帕压力的塑料内胆碳纤维缠绕的高压气瓶,简称“IV型瓶”,但是我国目前还不能生产这种高压气瓶。

7月6日,4型氢瓶团体标准征求意见稿的网络公开,受到产业界广泛关注。

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IV型瓶到底厉害在哪里?

对于燃料电池汽车来说,高压力、低重量、高储量的储氢瓶组一直是追求的目标,业内习惯于拿丰田mirai作为标杆,称该车型续航达到650KM。很大的原因就在于IV型瓶。这些都是建立在70Mpa的IV型瓶理解之上。

当然我们看得见尼古拉动辄500-700英里(805-1127KM)的报道,与国内已经披露的氢能重卡运距差距甚大,IV型瓶组使用应该在其规划之内。

当然,国内的III型瓶也有做到70Mpa的,但是需要去探究的是III型瓶同等体积下增大的重量和储氢量的问题是否合适。

相较于金属内胆的III型瓶,IV型瓶的塑料内胆则完全颠覆了原有气瓶技术,比如内胆的吹塑,其实最早吹玻璃瓶就是这种技术的一种应用。

行业普遍认为,非金属内胆的IV型瓶拥有优异的抗氢脆腐蚀能力,质量更轻,寿命更长,在达到批量生产情况下,生产成本更低(62L-70Mpa IV型瓶乘用车产品为例,其产品成本仅为III型瓶的 63.43%),可设计性更强以及更高的储氢率(国内企业采用III型瓶储氢密度为3.9%,而 IV 型瓶的储氢密度可以达到 5.5%)更易于打开市场空间。这也是这次团标征求意见稿引起关注的重要原因。

IV型瓶的结构如下。

如图,IV型瓶碳纤维增强塑料层压板(CFRP laminate,保护层)、热塑性塑料内胆(Thermoplastic liner,内胆、气封)、阀接口(Valve interface)。

以下为III型瓶及IV型瓶一些参数的比较

车用气瓶参数比较

在工艺环节,国内也有一些信息的披露。

生产工艺:(根据京城股份公告内容整理如下)

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IV型瓶:中国企业暗暗在使劲

在全球范围内,挪威Hexagon、日本丰田、法国佛吉亚等公司实现了IV型瓶的批量生产,并应用在各种车型上。中国虽暂无这方面的成熟产品,但国内储运端企业纷纷加入这一行业的争夺。在2月底举办的日本展会上,沈阳斯林达展出了一款70Mpa储氢IV型瓶,中集安瑞科与Hexagon签订协议,意愿引入IV型瓶。上市公司龙蟠科技(603906.SH)也出台企标,其董事长表示今年产品有望问世。

IV型瓶在国内发展面临很多困难与挑战,目前IV型瓶相关标准法规在国内是缺失的。我国已经实施能够适用于35Mpa和70Mpa的III型高压储氢瓶的相应标准GB/T35544-2017《车用压缩氢气铝合金内胆碳纤维全缠绕气瓶》。标准规定了车用压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶的型式和参数、技术要求、试验方法、检验规则、标注、包装运输和存储等要求,此前包括Hexagon这类企业以及欧盟地区对于IV型瓶制定了一些标准。

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量产时间:预测在2022年中

在国内的氢瓶历史上IV型瓶曾经开放过,也曾短暂地经历过产业化,但是彼时高压气体的存储还多停留在30Mpa以下的水平,当时大部分的供应商熟悉的产品也仅仅在这个量级。后期因为一些事件性因素被叫停。

产业链端,其结构决定了内胆设计、内胆材料、封头结构碳纤维性能等都有比较高的技术壁垒,仅在材料领域,塑料、环氧树脂、密封材料、碳纤维等等目前普遍都来自进口。IV型瓶生产过程的稳定性、瓶口的密封、寿命等方面都需要更多的实验验证。

但十余年以来,随着材料技术及加工工艺能力的提升,同时燃料电池汽车行业的发展,在货运物流大运距和乘用车供氢系统小型化的需求越来越强烈的情况下,必会推动IV型瓶的加速研发。

团标征询意见出台,到后期颁布正式文件会有较长的时间窗口期,对于高压气瓶来说,想要到达量产级别,稳定性、一致性、寿命以及可靠性都是重要的环节,在III型瓶仅仅是充装次数测试都需要上万次的充装测试漫长周期。IV型瓶到产品落地,目前有预测在2022年中。


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