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門，是一種保護，一層遮掩，一個界限。

推門這個動作帶來的意義則更為深遠，代表著進入了一種狀態(tài)，進入了另外一個領域。這個動作融入到我們日常生活中的點點滴滴。

上班族每日需要推開家門，推開公司大門。學生每日需要進入校門，推開教室門。

人的一生當中，同樣需要推開許多重要節(jié)點的門，如學業(yè)、事業(yè)、家庭等等。

掌握了技巧方能順利開啟，探究其中之奧妙，掌握人生真諦。相反，不得其法的后果常常是碌碌無為、雞飛狗跳，心神俱疲。

成功的秘訣在于認知能力的提升，而知識的積累是前提。

如此，方能推開多重門窺探事物的本質，積累知識、提升認知已然成為了一種客觀邏輯。

繼日前創(chuàng)作的——《推開萬億氫能賽道的第一重門之制氫篇》后，現(xiàn)推出續(xù)集——《推開萬億氫能賽道的第二重門之儲運篇》。

關鍵核心儲氫瓶

首先，還是得回到產業(yè)鏈條中。上一篇，我們主要對制氫技術的發(fā)展現(xiàn)狀，以及未來的技術路徑進行了分析，本篇繼續(xù)沿著產業(yè)鏈對儲氫、加氫進行研究。


儲氫這條細分產業(yè)鏈當中，有一個環(huán)節(jié)最為關鍵。它是運輸過程中的載具容器，也是加氫站的儲存設備，氫能源車沒有它，也談不上有燃料儲備。

這個環(huán)節(jié)便是儲氫瓶。可以說，儲氫瓶上連氫氣制造，中承氫氣存儲，下接氫氣應用。

然而，相較于石油、天然氣等傳統(tǒng)化石燃料，氫氣在儲運環(huán)節(jié)具有天然的劣勢，發(fā)展進度緩慢。

學習過中學化學的讀者都清楚，氫是周期表中排名第一的元素，氫氣的質量小，密度低，它的性質非?；钴S，既容易泄漏，也容易爆炸。

容器的構造和強度往往取決于所承裝物質的物理屬性和化學屬性。

對于這樣一種氣體，儲運顯然非常麻煩，即使沒有危險發(fā)生，也會造成相當程度的成本不經濟。

我們可以通過一個例子簡單理解——運輸一車氫氣，瓶子重量在95%以上，需求的氫氣只有5%，而且不能長距離運輸。所以這是一筆不劃算的生意。

解決問題的關鍵，正在于儲氫瓶這個設備。而它的技術路徑，則需要面對氣態(tài)儲運、液態(tài)儲運以及固態(tài)儲運三種方式。

通過技術領域的摸索，對這三種方式進行簡單比較，可以大致得到一些確定性的結論。

氣態(tài)儲運的成本較低、充放氫速度較快，但儲氫密度與運輸半徑較為有限，所以適用于短途運輸。

氫氣氣態(tài)的經濟運輸半徑局限在200公里以內，50公里以內每公斤氫運輸成本為2塊錢，0-100公里運輸成本為4塊錢/kg，運輸壓縮氫氣的魚雷車每車僅可運300kg。

相比之下，中長距離大規(guī)模運輸，主要考慮管道和液氫運輸方式。液態(tài)儲運的儲氫密度較大，但設備投資與能耗成本較高；固態(tài)儲運則在潛艇等特殊領域有所應用，整體仍處于小規(guī)模試驗階段。

就目前而言，氫氣主流的運輸方式，仍然是高壓氣態(tài)存儲。顯而易見，氫氣的儲運，必須要在儲運瓶裝更多的氫氣。這其實指明了氫氣運輸?shù)穆窂?mdash;—如何增加氫氣單位體積密度。

要運輸盡可能多的氫氣，需要采取更大的壓強將氫氣裝入氫氣瓶，車載高壓儲氫瓶的壓力一般為35~70兆帕，我國現(xiàn)階段主要采用35兆帕，70MPa也已經逐步進入商用。

可能部分投資者對這個量級有些陌生，其實不難理解。

35MPa就是相當于350公斤體重級別的選手采用金雞獨立的姿勢只用大腳趾做支撐，踩在1平方厘米大的地方產生的力量?；蛘呖梢韵胂蟪赡阌媚愕囊桓种割^就能將當年壓死秦武王的鼎給抬起來。

我們顯然清楚，這對材料的耐壓強度提出了何等苛刻的要求。

此外，在耐壓的同時，由于運輸過程中瓶子重量不能占據(jù)太大的比例，所以無法把瓶體做得既厚且重，而是需要更換輕質材料。

因此，氫能瓶的技術方向，其實非常清晰：耐壓和減重。它需要企業(yè)從儲氫密度、輕量化等角度考慮，提升技術及相應材料。

目前從技術角度看，高壓氣態(tài)儲氫容器主要分為純鋼制金屬瓶（I型）、鋼制內膽纖維纏繞瓶（II型）、鋁內膽纖維纏繞瓶（III型）及塑料內膽纖維纏繞瓶（IV型）四級別產品。


在這四個級別的產品之中，I型、II型產品技術最早被應用，但限于材料限制，儲氫密度低，質量重、且安全性較差，無法在35MPa條件下工作，因此已經逐步淡出市場。

相較而言，當下的主流在于III型、IV型產品，由于這兩類產品的內膽和保護層，在材料和工藝上更為先進，使得氣瓶質量輕，儲氫密度高，安全性好。

因此，從應用場景來看，I型和II型主要用在加氫站等固定儲氫上面，III型和IV型主要用在氫燃料電池汽車上。

而對III型、IV型產品進行對比，同樣存在著技術上的差異——IV型在制作過程中內膽采用樹脂，成本大幅優(yōu)于采用鋁材料的III型，在未來70MPa標準趨勢下，IV型產品的降本效應更為明顯，其壽命也要長于III型。

不過，IV型產品雖優(yōu)，卻也存在著技術上的難題——由于采用樹脂內膽，使得安全性大幅降低，耐熱性、氫氣滲透、容易破裂，密封等等問題對制造工藝，復合材料的開發(fā)提出了重重挑戰(zhàn)。

當下，中國車載儲氫瓶主要為III型(鋁內膽纖維纏繞)，IV型（塑料內膽纖維纏繞)仍處于研發(fā)階段。而日、美等國家開發(fā)的車載儲氫瓶產品多為IV型，部分國家甚至已經開始研發(fā)V型儲氫瓶，即無內膽纖維纏繞，在此領域，國內仍屬空白。

比較而言，可以得出一個結論，這是一個先到先得的市場競爭形態(tài)——誰先掌握了IV型的核心技術，在未來千億的市場空間就會先人一步，率先搶占市場份額和超額收益，也能實現(xiàn)推動氫能發(fā)展的雙贏。

碳纖維——儲氫瓶的核心材料

儲氫瓶產業(yè)鏈可以簡單劃分為上游原材料和零部件，中游生產制造和下游終端應用三個環(huán)節(jié)。

其中，上游原材料包括鋁材、鋼材、碳纖維和樹脂等，零部件包括各種金屬閥門和各類傳感器；中游生產制造設備和制造工藝等；下游則是在燃料汽車、氫氣運輸罐、加氫站等場景上的應用。

從車載儲氫瓶材料成本來看，儲氫瓶的成本主要集中在外部纏繞用的碳纖維復合材料。對于儲氫質量均為5.6kg的35MPa、70MPa高壓儲氫IV型瓶成本構成來看，碳纖維復合材料成本分別占系統(tǒng)總成本的75%和78%。

根據(jù)DOE對車載高壓儲氫瓶項目的早期成本評估可以發(fā)現(xiàn)，無論是35MPa，亦或是70MPa，總體而言，III型高壓儲氫氣瓶成本都要略高于IV型，其主要原因在于，III型瓶儲罐采用大量金屬鋁材料。

與之相比，IV型瓶采用的高分子聚合物價格較低，聚合物用量也較少。Ⅲ型瓶向Ⅳ型瓶轉變，是未來的發(fā)展趨勢。


目前，高壓儲氫瓶用碳纖維主要采用T700級及以上規(guī)格。從企業(yè)碳纖維生產企業(yè)角度來看，目前碳纖維生產企業(yè)中，日本和美國依舊占據(jù)主導地位。

在儲氫容器基礎材料方面，罐體材料實現(xiàn)了國產化，但是高性能碳纖維材料被日本及美國壟斷；東麗的碳纖維是全球車載儲氫瓶企業(yè)的主要供應商，中國的車載高壓儲氫瓶碳纖維基本都來自東麗。

在儲氫容器生產工藝方面，碳纖維纏繞設備與高壓罐體加工設備仍需進口，整體國產化率約50%左右。

我國碳纖維經歷近十年快速發(fā)展，重點龍頭企業(yè)和單位突破了干噴濕紡技術，實現(xiàn)了T700、T800以及更高級別碳纖維核心技術和關鍵裝備的自主化，并逐步拓寬了應用領域。

目前我國碳纖維企業(yè)主要以中復神鷹（688295.SH）、恒神股份、光威復材(300699.SZ)等企業(yè)為主。

目前，由于國內70MPa碳纖維纏繞IV型瓶的制備技術不成熟、規(guī)模化生產難度大，因此目前成本相對較高，抑制了IV型儲氫瓶的需求。

據(jù)美國汽車研究理事會研究發(fā)現(xiàn)，當生產規(guī)模越大，儲氫瓶成本也就越低。如當氣瓶生產規(guī)模由1萬套提高到50萬套時，氫氣瓶成本會下降20%。未來隨著氫能源汽車的快速發(fā)展，儲氫瓶成本有望下降。

此外，瓶口閥、減壓閥等也主要依賴進口，未來這些關鍵材料和零部件將逐步實現(xiàn)國產化。

據(jù)《中國氫能產業(yè)發(fā)展報告2020》規(guī)劃，2022年、2025年和2030年氫燃料電池車保有量分別為1萬、10萬和100萬輛，氫燃料電池車將在客車、重卡、物流車等車型領域快速放量。

業(yè)內人士指出，2022、2025和2030年高壓儲氫瓶累計市場空間分別可達20億、119億和1118.4億元，2026～2030年單年市場空間有望超過200億。

車載高壓儲氫瓶是目前眾多儲氫設備中，技術相對成熟，已經具備商業(yè)化程度的一種儲氫設備。受燃料電池車帶動，車載高壓儲氫瓶在未來十年將迎來快速發(fā)展期。 

原標題：儲氫瓶：推開萬億氫能賽道的第二重門