門(mén)，是一種保護，一層遮掩，一個(gè)界限。

推門(mén)這個(gè)動(dòng)作帶來(lái)的意義則更為深遠，代表著(zhù)進(jìn)入了一種狀態(tài)，進(jìn)入了另外一個(gè)領(lǐng)域。這個(gè)動(dòng)作融入到我們日常生活中的點(diǎn)點(diǎn)滴滴。

上班族每日需要推開(kāi)家門(mén)，推開(kāi)公司大門(mén)。學(xué)生每日需要進(jìn)入校門(mén)，推開(kāi)教室門(mén)。

人的一生當中，同樣需要推開(kāi)許多重要節點(diǎn)的門(mén)，如學(xué)業(yè)、事業(yè)、家庭等等。

掌握了技巧方能順利開(kāi)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(wú)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(kāi)多重門(mén)窺探事物的本質(zhì)，積累知識、提升認知已然成為了一種客觀(guān)邏輯。對于氫能產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)也不例外。第二重大門(mén)就是儲氫。

關(guān)鍵核心的儲氫瓶

首先，還是得回到產(chǎn)業(yè)鏈條中。主要對制氫技術(shù)的發(fā)展現狀，以及未來(lái)的技術(shù)路徑進(jìn)行了分析，本篇繼續沿著(zhù)產(chǎn)業(yè)鏈對儲氫、加氫進(jìn)行研究。

儲氫這條細分產(chǎn)業(yè)鏈當中，有一個(gè)環(huán)節最為關(guān)鍵。它是運輸過(guò)程中的載具容器，也是加氫站的儲存設備，氫能源車(chē)沒(méi)有它，也談不上有燃料儲備。

這個(gè)環(huán)節便是儲氫瓶?？梢哉f(shuō)，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、天然氣等傳統化石燃料，氫氣在儲運環(huán)節具有天然的劣勢，發(fā)展進(jìn)度緩慢。

學(xué)習過(guò)中學(xué)化學(xué)的讀者都清楚，氫是周期表中排名第一的元素，氫氣的質(zhì)量小，密度低，它的性質(zhì)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(zhì)的物理屬性和化學(xué)屬性。

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

我們可以通過(guò)一個(gè)例子簡(jiǎn)單理解——運輸一車(chē)氫氣，瓶子重量在95%以上，需求的氫氣只有5%，而且不能長(cháng)距離運輸。所以這是一筆不劃算的生意。

解決問(wèn)題的關(guān)鍵，正在于儲氫瓶這個(gè)設備。而它的技術(shù)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(guò)技術(shù)領(lǐng)域的摸索，對這三種方式進(jìn)行簡(jiǎn)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(jīng)濟運輸半徑局限在200公里以?xún)龋?0公里以?xún)让抗餁溥\輸成本為2塊錢(qián)，0-100公里運輸成本為4塊錢(qián)/kg，運輸壓縮氫氣的魚(yú)雷車(chē)每車(chē)僅可運300kg。

相比之下，中長(cháng)距離大規模運輸，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(lǐng)域有所應用，整體仍處于小規模試驗階段。

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(jiàn)，氫氣的儲運，必須要在儲運瓶裝更多的氫氣。這其實(shí)指明了氫氣運輸的路徑——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(chē)載高壓儲氫瓶的壓力一般為35~70兆帕，我國現階段主要采用35兆帕，70MPa也已經(jīng)逐步進(jìn)入商用。

可能部分投資者對這個(gè)量級有些陌生，其實(shí)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(chǎn)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(lái)。

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(shí)，由于運輸過(guò)程中瓶子重量不能占據太大的比例，所以無(wú)法把瓶體做得既厚且重，而是需要更換輕質(zhì)材料。

因此，氫能瓶的技術(shù)方向，其實(shí)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(shù)及相應材料。

目前從技術(shù)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(chǎn)品。

數據來(lái)源：DOE

在這四個(gè)級別的產(chǎn)品之中，I型、II型產(chǎn)品技術(shù)最早被應用，但限于材料限制，儲氫密度低，質(zhì)量重、且安全性較差，無(wú)法在35MPa條件下工作，因此已經(jīng)逐步淡出市場(chǎng)。

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

因此，從應用場(chǎng)景來(lái)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(chē)上。

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

不過(guò)，IV型產(chǎn)品雖優(yōu)，卻也存在著(zhù)技術(shù)上的難題——由于采用樹(shù)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(wèn)題對制造工藝，復合材料的開(kāi)發(fā)提出了重重挑戰。

當下，中國車(chē)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(kāi)發(fā)的車(chē)載儲氫瓶產(chǎn)品多為IV型，部分國家甚至已經(jīng)開(kāi)始研發(fā)V型儲氫瓶，即無(wú)內膽纖維纏繞，在此領(lǐng)域，國內仍屬空白。

比較而言，可以得出一個(gè)結論，這是一個(gè)先到先得的市場(chǎng)競爭形態(tài)——誰(shuí)先掌握了IV型的核心技術(shù)，在未來(lái)千億的市場(chǎng)空間就會(huì )先人一步，率先搶占市場(chǎng)份額和超額收益，也能實(shí)現推動(dòng)氫能發(fā)展的雙贏(yíng)。

碳纖維成為儲氫命門(mén)

儲氫瓶產(chǎn)業(yè)鏈可以簡(jiǎn)單劃分為上游原材料和零部件，中游生產(chǎn)制造和下游終端應用三個(gè)環(huán)節。

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

從車(chē)載儲氫瓶材料成本來(lái)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(zhì)量均為5.6kg的35MPa、70MPa高壓儲氫IV型瓶成本構成來(lái)看，碳纖維復合材料成本分別占系統總成本的75%和78%。

根據DOE對車(chē)載高壓儲氫瓶項目的早期成本評估可以發(fā)現，無(wú)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?jì)薏捎么罅拷饘黉X材料。

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

數據來(lái)源：DOE

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

在儲氫容器基礎材料方面，罐體材料實(shí)現了國產(chǎn)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(chē)載儲氫瓶企業(yè)的主要供應商，中國的車(chē)載高壓儲氫瓶碳纖維基本都來(lái)自東麗。

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

我國碳纖維經(jīng)歷近十年快速發(fā)展，重點(diǎn)龍頭企業(yè)和單位突破了干噴濕紡技術(shù)，實(shí)現了T700、T800以及更高級別碳纖維核心技術(shù)和關(guān)鍵裝備的自主化，并逐步拓寬了應用領(lǐng)域。

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

目前，由于國內70MPa碳纖維纏繞IV型瓶的制備技術(shù)不成熟、規?；a(chǎn)難度大，因此目前成本相對較高，抑制了IV型儲氫瓶的需求。

據美國汽車(chē)研究理事會(huì )研究發(fā)現，當生產(chǎn)規模越大，儲氫瓶成本也就越低。如當氣瓶生產(chǎn)規模由1萬(wàn)套提高到50萬(wàn)套時(shí)，氫氣瓶成本會(huì )下降20%。未來(lái)隨著(zhù)氫能源汽車(chē)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(lài)進(jìn)口，未來(lái)這些關(guān)鍵材料和零部件將逐步實(shí)現國產(chǎn)化。

據《中國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告2020》規劃，2022年、2025年和2030年氫燃料電池車(chē)保有量分別為1萬(wàn)、10萬(wàn)和100萬(wàn)輛，氫燃料電池車(chē)將在客車(chē)、重卡、物流車(chē)等車(chē)型領(lǐng)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(chǎng)空間分別可達20億、119億和1118.4億元，2026～2030年單年市場(chǎng)空間有望超過(guò)200億。

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

來(lái)源：阿爾法工廠(chǎng)研究院