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白勇:氢气管道与氢气瓶的产业化最新进展

赵宇迪 2022-08-31 15:40 · 头闻号氢能人物
8月11日,由世纪新能源网及氢能百人会主办、氢能观察承办的CHEC 2022世纪氢能大会在北京举办。挪威科学院院士、浙江大学教授/博导白勇在会上发表《氢气管道与氢气瓶的产业化最新进展》视频演讲。



储氢瓶发展现状

白勇院士介绍,目前在我国,储氢瓶主要应用高压气态储氢技术,大体分为四类:Ⅰ、Ⅱ型重容比大,氢脆问题严重,难以在车载领域应用;Ⅲ型瓶重容比偏大,生产成本高;Ⅳ型瓶重容比小,耐腐蚀性好,成本低,已成为车载高压储氢瓶技术发展主流。

各类型储氢瓶数据对比

储氢瓶内胆有金属内胆和塑料内胆两种。目前,国内以铝合金为基的碳纤维全缠绕式容器为主,尚无以HDPE及PA内胆的复合容器。同时,在缠绕纤维层方面,目前我国所有气瓶的碳纤维材料都依赖进口,仍需继续研究促进其国产化进程。

当前我国氢气瓶主要存在以下四个问题:

1、单位质量储氢密度偏低:国内主要以Ⅲ型瓶为主,国际通用的70MPaⅣ型瓶仍属空白;

2、塑料内胆材料工艺不完善:材料结构、配方及制造技术不成熟,抗渗透性差、质量不稳定;

3、瓶口组合阀技术不成熟:组合阀材料、设计及制造技术不成熟,易渗透,长期主要依赖进口;

4、评价不系统、标准缺失:缺乏服役工况快速充放氢循环试验系统,性能评价不系统,相关法规、标准缺失。

白勇提出,要解决以上问题,需要把握关键科学问题、关键技术问题与关键技术路线。

关键科学问题:
制备过程材料-结构-工艺-性能协同作用机制
复杂工况下多材质多界面失效机理

关键技术问题:
基于复杂力热耦合荷载作用的结构优化设计——结构设计
多材质结构塑料内胆配及一体化成型——内胆制备
碳纤维缠绕结构层多材质协同优化改性——缠绕层制备
瓶口组合阀多功能高集成及密封优化设计——组合阀制备
高压储氢瓶充放氢循环疲劳失效评价技术——疲劳失效

关键技术路线


输氢管道

白勇重点介绍了输氢管道中的重要结构——隔气层。目前隔气层主要由乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)构成,乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)是将乙烯聚合物的加工性和乙烯醇聚合物的阻隔作用相结合,EVOH不仅表现出极好的加工性能,而且也对气体、气味、香料、溶剂等呈现出优异的阻断作用。EVOH,是所有聚合物当中阻隔氢气性能最优越的聚合物之一。20℃,200bar条件下,EVOH耐甲烷的渗透性能比HDPE强1万倍,耐氢气渗透率比PA6强20倍。


储氢瓶市场前景

由于氢能产业发展日益兴盛,储氢瓶也被众多企业及证券公司看好,是一个竞争力非常高的行业。白勇院士表示,从行业分析得出的结论,目前国际国内储氢瓶市场正在培育阶段,由于技术难度颇大,各厂家和研究机构均处于初始阶段,没有形成竞争局面;竞争力分析得出,储氢瓶市场在安全性、寿命、储氢密度等技术层面有很高的竞争力,如实现批量生产价格将大幅度降低;营销策略方面,要以客户为导向,与运输装备厂商合作共赢,以技术营销为基础,通过提高产量来提高产品质量,降低产品价格形成优势。

谈及未来储氢市场,白勇预测,五年内,储氢汽车大约50万辆,市场容量将达100亿元,未来技术和产品将移植至加氢站,单个加氢站约300-600万元,市场将达上300亿元。同时他表示储氢瓶拥有广阔的市场,当前中国企业应深度钻研技术,监控储氢瓶使用安全,稳中求胜。

(本文根据嘉宾演讲整理,未经嘉宾审核)


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