热塑性碳纤维或可提升储氢瓶产能和效率

　　能源的开发和利用是人类文明发展至今的核心之一，常规能源如煤炭、石油、天然气等对人类文明的延续起到了至关重要的作用，但这些能源的大肆使用会伴随一些负面效果，如全球变暖、资源枯竭过快等。因此才有了对新能源开发和利用的相关技术的诞生，其中氢能源是较为环保的一种，但如何存储氢能源是一个需要解决的问题，科学家们利用智慧和知识，提出了储氢瓶的解决方案。储氢瓶的制造需要解决压力过大的问题，制造的材料需要千挑万选，而碳纤维复合材料就是当下比较可靠的一种。

　　在“双碳”政策驱动下，绿色氢能正在成为全球能源转型发展的重要载体，作为氢储运的关键装备，储氢瓶市场规模不断扩大，国内外碳纤维龙头企业纷纷竞逐氢储运蓝海，布局压力容器应用市场，碳纤维在该领域的需求加速上升。碳纤维，又名“黑色黄金”，具备低密度、高强高模、耐高温等特性，同时拥有高导热性、耐腐蚀、低热膨胀系数等功能性优势，因此成为航空航天、压力容器、风电叶片、交通运输、3C电子等领域的理想材料，用以制作高性能储氢瓶非常可靠。

　　碳纤维在储氢瓶中的应用

　　氢储罐有几十年的发展历史，刚开始是钢制的，后来开始向碳纤维复合储氢罐转变。复合储氢瓶由内到外包括衬里材料、过渡层、纤维缠绕层、外保护层、缓冲层。氢储罐充气周期可能较长，氢在高压下渗透性强，因此氢储罐衬里材料应具有良好的屏障功能，以确保大部分气体储存在容器中。因此，由于与氢的良好相容性和耐腐蚀性，铝合金材料的低密度和高比强度可以使气瓶更轻，铝合金材料也具有良好的导热性能，在事故燃烧时将热量传递到阀门熔融合金塞，在高热条件下熔化安全泄压，防止爆炸。

　　储氢瓶用碳纤维市场份额介绍

　　2022年全球碳纤维市场规模达到43.86亿美元，同比增长29.0%，全球碳纤维需求为13.5万吨，相比2021的11.8万吨增长14.4%。在“双碳”政策驱动下，压力容器市场增长迅速，2022年全球压力容器需求达到1.48万吨，较去年增长34.5%，细分市场中占比11.0%，预计到2030年，全球压力容器需求将超过8万吨，增长趋势强劲。

　　2022年3月，东丽2023-2025年中期管理计划项目AP-G2025发布，公司明确将进一步加强氢能领域（如高压储气瓶、碳纸等）用碳纤维业务，持续扩大碳纤维及其复合材料业务板块的投资并提高其预期营收。据东丽预测：2022-2025年压力容器用碳纤维需求量年复合增长率将达到42%，2025年该领域碳纤维需求量突破2万吨。

　　2022年，中国气瓶碳纤维用量约0.6万吨，其中储氢瓶占比接近一半，未来压力容器用碳纤维的增长点也将出现在储氢瓶市场。随着国家大力推动氢燃料电池和汽车的发展，储氢瓶领域潜力巨大，碳纤维在该领域的需求加速上涨。根据中汽协数据和德邦证券测算：截止到2022年底我国氢燃料电池车保有量约为1.23万辆，根据规划2025年目标达到5万辆，年复合增长率接近60%。2025年，若储氢气瓶碳纤维需求量占比增至50%，则碳纤维需求量有望达1.27万吨。

　　热塑性碳纤维或可提升储氢瓶产能和效率

　　目前全球用于制造储氢瓶的碳纤维多为热固性碳纤维复合材料，因此制备难度较低，产能较大，可以短期内生产出较多符合使用的碳纤维储氢瓶产品。热固性碳纤维复合材料中，碳纤维部分提供物理性能，热固性树脂更多的承担维持物理形态的作用，通过合理的设计和精确的加工，该类型碳纤维储氢瓶的使用效果还是非常出色的。

　　想要提高碳纤维储氢瓶的性能上限，可以从碳纤维、树脂、设计和制造这几个方向进行改进。其中碳纤维可以升级成强度更高的T700、T800等，而树脂部分可以由原先的热固性树脂升级为热塑性树脂，设计和制造方案的改进需要依托材料和需求来变化。

　　将热固性树脂替换为热塑性树脂，制成热塑性碳纤维复合材料，综合性能较热固性碳纤维有所提升，但制备难度更高，该类型碳纤维复合材料或将成为碳纤维产业发展的关键所在，同时也可以提升碳纤维储氢瓶产品和行业的进步，促使该产品的产能和使用效率的大幅提升。

　　就目前来看，热塑性碳纤维复合材料的制备难度较高，国内外能够完成热塑性碳纤维复合材料单向带研发的企业并不多，想要切实提升碳纤维储氢瓶行业的提速还需要时间。智上新材料作为国内为数不多可独立完成热塑性碳纤维单向带的厂家，认为国内碳纤维产业还停留在热固性碳纤维阶段，想要真正过度到热塑性碳纤维阶段，还需要5-10年的努力。这不仅是碳纤维技术的发展要趋于成熟，同时碳纤维的应用市场也要逐渐完善。