雙碳目標(biāo)下,氫能發(fā)展如火如荼,2021年以來,國內(nèi)超過50個城市發(fā)布?xì)淠墚a(chǎn)業(yè)規(guī)劃。目前氫能產(chǎn)業(yè)鏈中電堆、膜電極、雙極板等核心部件已基本完成國產(chǎn)化,但氫用閥門因其技術(shù)難度大,仍然存在”卡脖子”問題。
氫能閥門主要應(yīng)用于三類場景:車載儲&供氫系統(tǒng)、燃料電池動力系統(tǒng)、氫氣制儲運(yùn)加系統(tǒng)。三類場景對閥門的要求各不同,閥門的側(cè)重點(diǎn)也區(qū)別很大。但總體來說,氫用閥門技術(shù)要求嚴(yán)苛,國產(chǎn)化成為降本重點(diǎn)。
高壓加氫閥門:國內(nèi)已有突破
高壓加氫安裝中的閥門,既有臨氫條件,又有非臨氫條件,既有高壓條件,又有非高壓條件,其研發(fā)難度相當(dāng)高。研發(fā)國產(chǎn)高壓加氫閥門,不僅能降低閥門進(jìn)口成本,還可以減少供貨周期,同時又能推進(jìn)閥門行業(yè)的升級換代。事實(shí)上,我國目前一些閥門制造廠已具備研發(fā)高壓加氫閥門的才能和條件,而且在安裝(操作壓力8~10MPa)過程中上已有成功的應(yīng)用。
儲氫瓶口閥要求更高
從產(chǎn)業(yè)鏈看,車載儲氫系統(tǒng)成為氫能車大規(guī)模商用的重要突破口。目前,量產(chǎn)氫能車采用的高壓氣態(tài)儲氫系統(tǒng)中,罐體材料和碳纖維原料都已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化,但卻在看起來不起眼的瓶口加壓閥門卻成為“卡脖子”環(huán)節(jié),相應(yīng)的市場主要由加拿大GFI、意大利OMB和美國Luxfer等公司占據(jù),國內(nèi)企業(yè)僅有上海舜華等極少數(shù)企業(yè)有相應(yīng)的技術(shù),如果不能解決這塊兒技術(shù)短板,國內(nèi)氫能的發(fā)展必然要嚴(yán)重受制于人。
瓶口閥作為高壓儲氫瓶關(guān)鍵部件,功能高度集中,包括降壓穩(wěn)壓(儲氫瓶內(nèi)氣壓35Mpa/70Mpa,燃料電池正常工作氣壓小于1Mpa)、高可靠密封性(氫分子小極易逃逸)、溫度壓力實(shí)時監(jiān)測(氣瓶安全保障)、快速加氫(5分鐘內(nèi)加滿兩個50L瓶)、自動手動泄壓(安全防護(hù))。同時,閥門自身還需要避免金屬發(fā)生氫蝕氫脆,技術(shù)難度著實(shí)不小,擁有一定的進(jìn)入門檻和技術(shù)壁壘。
目前在二級市場上做這一細(xì)分賽道的公司較少,其中有一家上市公司2019年在這方面進(jìn)行了布局。這家公司就是南通神通新能源科技有限公司,是江蘇神通與航天科技集團(tuán)技術(shù)團(tuán)隊合資成立的。
據(jù)了解,該公司主營的氫用閥門目前是應(yīng)用在車載儲氫和供氫系統(tǒng)、燃料電池動力系統(tǒng)兩大場景。其中在車載儲氫和供氫系統(tǒng)方面,公司已完成70MPa和35MPa產(chǎn)品閉環(huán)。
即便是早早布局氫用閥門的南通神通也表示,當(dāng)前國內(nèi)氫用閥件與國外還有一定的差距,如適用70MPa儲氫罐(商用主流)壓力閥在國內(nèi)基本上沒有產(chǎn)品;同時,由于試驗周期較短,35MPa的可靠性與國外產(chǎn)品存在差距。國內(nèi)在氫用閥件方面還未形成相應(yīng)的設(shè)計、檢查與試驗標(biāo)準(zhǔn),可見國產(chǎn)壓力閥仍在研發(fā)測試階段。
國內(nèi)閥門企業(yè)入局氫閥門
盡管國內(nèi)氫能閥門的“卡脖子”問題較為突出,但是國內(nèi)閥門企業(yè)也沒有放棄入局氫能,目前國內(nèi)閥門企業(yè)開始進(jìn)軍氫能的也有不少。
富瑞特裝氫閥研發(fā)的技術(shù)和產(chǎn)品主要包括:燃料電池電堆用閥門、35MPa供氫系統(tǒng)用閥門設(shè)計優(yōu)化/70MPa供氫系統(tǒng)用閥門、35MPa加氫站用閥門設(shè)計優(yōu)化/70/100MPa加氫站用閥門及液氫閥門設(shè)計開發(fā)等;此外,杭氧股份已開展氫能源相關(guān)業(yè)務(wù);紐威股份在液氫閥門方面做了大量技術(shù)儲備;航天晨光布局航天領(lǐng)域氫閥產(chǎn)品...據(jù)氫能匯不完全統(tǒng)計,目前已有13個閥門企業(yè)開始入局氫能。
具體情況如下表:
氫用閥門國產(chǎn)化正在提速
國產(chǎn)替代進(jìn)口的機(jī)會在哪里?神通新能源總經(jīng)理孫明民認(rèn)為有四點(diǎn):(1)基礎(chǔ)研究差距逐步縮??;(2)很多優(yōu)秀的基礎(chǔ)工藝、材料大量引入國內(nèi);(3)國產(chǎn)品牌的自身優(yōu)勢:性價比、服務(wù)、供貨周期;(4)重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)解決供應(yīng)鏈卡脖子問題的硬性需求。
氫用閥門的國產(chǎn)替代之路道阻且長
據(jù)神通新能源總經(jīng)理孫明民,目前氫用閥門應(yīng)用問題包括:
1、傳統(tǒng)閥門的動作機(jī)構(gòu)在氫用壓力等級(35~90MPa)下失效;
2、在超高壓工況下,密封設(shè)計技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)氫氣密封;
3、氫氣的“腐蝕性”會使金屬材料發(fā)生氫脆(斷裂韌性急劇下降),導(dǎo)致故障;
4、傳統(tǒng)的高壓閥門無法滿足車載系統(tǒng)復(fù)雜工況。據(jù)工信部《新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄》,單臺載重3.5噸的燃料電池物流車制造成本約為80萬~100萬元,對應(yīng)閥門成本為6萬~7萬元。而在加氫設(shè)備中閥門同樣重要,據(jù)AhmadMayyas等人的加氫站制造競爭力分析(2019),加氫系統(tǒng)設(shè)備成本中最主要的為閥門和計量儀表等,接近設(shè)備成本的60%。
業(yè)內(nèi)預(yù)計,2021-2025年國內(nèi)車載儲氫瓶新增市場需求年均增速達(dá)到78%,中國將成為全球最大車載儲氫瓶市場。隨著以京城股份為代表的儲氫瓶企業(yè)產(chǎn)品由III型35MPa向IV型70MPa升級以及未來向低溫液態(tài)儲氫發(fā)展,瓶口閥技術(shù)成為需要不斷突破的“卡脖子”領(lǐng)域,上海舜華等行業(yè)龍頭將迎來機(jī)遇。
原標(biāo)題:莫讓小閥門阻斷我國“氫”云路!