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 氫能來源廣泛、應用場景豐富，可實現(xiàn)電網(wǎng)、熱網(wǎng)、油氣網(wǎng)之間的聯(lián)通耦合，是未來二次能源體系中電能的重要補充。綠色氫能的開發(fā)與利用已成為全球應對氣候變化的重要途徑和能源變革的關(guān)鍵方向。

01氫能儲運突破的關(guān)鍵——儲氫瓶

儲運，對于氫能產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；l(fā)展有著直接影響作用。理想的狀態(tài)下，通過成熟的管道輸氫系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的綠氫運輸。 目前，我國管道輸氫系統(tǒng)建設(shè)還尚處于起步階段，在現(xiàn)有的天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)中混入氫氣是初期管道輸氫的主要探索方向。


▲圖： 儲氫瓶發(fā)展（圖源網(wǎng)絡）

在儲氫這條細分產(chǎn)業(yè)鏈當中，有一個環(huán)節(jié)最為關(guān)鍵——儲氫瓶的應用?？梢哉f，儲氫瓶上連氫氣制造，中承氫氣存儲，下接氫氣應用。作為儲存氫氣的容器，它應用于各種使用氫氣的場景。

目前已商業(yè)化的高壓儲氫氣瓶分為四種：I型、II型、III型及IV型。I型瓶：外殼和內(nèi)膽都是鋼，1.2-1.5kg/升；II型瓶：用玻璃纖維包箍鋼包，0.7-1.4kg/升；III型瓶：全碳纖維包金屬膽，0.3-0.4kg/升；IV型瓶：玻璃纖維/碳纖維全部包裝，0.25-0.35kg/升。

02萬億氫能賽道——儲氫瓶市場空前火熱

據(jù)GGII調(diào)研數(shù)據(jù)顯示：2021年中國市場車載儲氫瓶出貨量為30284支，同比上年增長122.43%。受到氫能重卡等領(lǐng)域的需求推動，未來我國很可能成為全球最大的車載儲氫瓶市場。 根據(jù)測算，在2021年至2050年期間，我國儲氫瓶市場規(guī)模有望達到3234億元。

眾所周知，氫氣是一種易燃易爆的氣體，且原子直徑很小，在金屬材料中很有可能會出現(xiàn)滲透，或者讓金屬變質(zhì)，產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象，造成燃燒爆炸等安全隱患。當前，我國高壓儲氫瓶逐漸由全金屬氣瓶（I型瓶）發(fā)展到非金屬內(nèi)膽纖維全纏繞氣瓶（IV型型瓶）。Ⅲ型瓶和IV型型瓶是纖維復合材料纏繞制造的氣瓶，其主要由內(nèi)膽和碳纖維纏繞層組成，纖維纏繞復合氣瓶作為高科技的產(chǎn)品之一，具有工作壓力高、重量輕、安全可靠性好的特點。

IV型瓶內(nèi)膽為高分子材料，除了可以避免氫脆問題之外，還能滿足輕量化需求，因此塑料內(nèi)膽的IV型瓶也成為了儲氫瓶研發(fā)的下一個聚焦方向。

儲氫瓶內(nèi)膽材料是氫氣阻隔安全性保障的關(guān)鍵，下表對比了不同高分子材料的氣體滲透率。可以看到，EVOH共聚物對氧氣、水蒸氣、二氧化碳三種氣體的阻隔性都遠遠超出其它聚合物材料。


▲圖： 不同聚合物薄膜的氣體滲透率比較

值得一提的是， 我國1.2萬噸/年EVOH樹脂項目正在規(guī)劃中，這意味著EVOH國產(chǎn)化也將有望快速實現(xiàn)，填補需求空白。

03制造應用協(xié)同 —— 筑牢安全紅線

在相當長的時間里，天然氣和工業(yè)氣體的儲運都是鋼瓶，其特點是瓶子重量大，但一旦氣體壓力超過鋼瓶的承受力就會引發(fā)爆炸。而以炭纖維為結(jié)構(gòu)的儲氫瓶的規(guī)模應用，將有效避免氫氣爆炸發(fā)生。

從儲氫瓶的制造角度來講，安全性有兩個指數(shù)，第一個是爆破壓力，第二是個疲勞次數(shù)。爆破壓力指數(shù)中Ⅲ型瓶和IV型瓶有明顯差異，Ⅲ型瓶需要做到3到4倍，如果達不到，疲勞次數(shù)就過不去，而IV型瓶要達到2.5倍。

以燃料電池車為例：在儲氫瓶使用過程中，當 儲氫瓶的溫度超過報警溫度時，氫系統(tǒng)控制器會發(fā)出控制信號立即關(guān)閉電磁閥，并將報警信號發(fā)送給整車控制系統(tǒng)和燃料電池控制系統(tǒng)，隨后在儀表上提示駕駛員，同時使用聲音提醒駕駛員采取緊急安全措施。

在生產(chǎn)和使用過程中，氫安全始終是一條紅線。而在氫瓶使用過程中，容易發(fā)生氫氣泄漏，因而定期對于儲氫瓶進行安全檢測就顯得尤為重要。隨著儲氫瓶生產(chǎn)技術(shù)的提升，相關(guān)的安全性的將得到大幅提升。以IV型瓶為例，具有抗腐蝕、抗氫脆、防泄漏、輕量化等特點，可以大大提高氫氣儲存的安全性，儲氫密度更高。 未來，隨著儲氫材料和儲氫技術(shù)的突破，儲氫瓶這一細分行業(yè)必將迎來蓬勃發(fā)展，必然也將促進綠氫產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；l(fā)展。

原標題：儲氫瓶化解氫能產(chǎn)業(yè)化長期“堵點”