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TUhjnbcbe - 2023/10/29 16:55:00

氢动力用于飞机、船舰、车辆等移动工具,其中承受高压储氢罐是必不可缺的产品。本文预测到年燃料电池汽车辆产量,以及相应对碳纤维的需求数量。需求量最大的是bar、IV型罐;bar、IV型罐每储存1千克氢气需要10千克碳纤维;每辆FCV(燃料电池汽车)至少携带5-6千克氢气,预计到年投入使用的万辆FCV将需要,吨碳纤维增强树脂(CFRP)复合材料,用于制造储氢罐;到年,仅FCV(燃料电池汽车)IV型储氢罐中的碳纤维需求量为,吨(bar、IV型罐、储氢5.6千克,在碳纤维在复合材料中含量60%的前提下,每个储氢罐碳纤维用量约62-72千克)。储氢罐占燃料电池系统价值的40%。40%的价值中有70%是储氢罐罐体,其余是阀门和其他部件。.5国际市场统计碳纤维产能:中国吨;全球总产能吨。

多年来,碳纤维增强聚合物(CFRP)复合材料通过由碳纤维和环氧树脂基材包裹的塑料内衬组成的IV型储氢罐,为零排放燃料电池驱动的车辆提供了压缩氢气的存储。尽管氢长期以来一直承诺提供可持续的清洁能源,但直到最近,进展缓慢。人们仍然严重怀疑期待已久的氢气经济是否会真正实现。

目前,这种怀疑正在迅速消退。环球氢能公司-UniversalHydrogen(美国加利福尼亚州洛杉矶市)已经与三家地区航空公司签署了意向书,用氢动力推进系统改造现有涡轮螺旋桨飞机。同样值得一提的是,CimmaronComposites公司(美国阿拉巴马州亨茨维尔)现已被韩华解决方案公司-HanwhaSolutions(韩国首尔)收购,并宣布在阿拉巴马州奥佩利卡投资1.3亿美元新建生产设施。另一家复合材料罐制造商NPROXX(荷兰海伦)目前与康明斯公司-Cummins(美国印第安纳州哥伦布市)是一家50/50的合资企业,这家公司每年生产1.3亿台内燃机,目前已投资生产氢气的电解槽、氢气发动机、燃料电池和储氢罐。

IV型储氢罐的增长预测是巨大的。例如,IV型罐生产的领导者HexagonComposites(挪威阿勒松)在一月份剥离了HexagonPurus,专注于零排放氢和电池电力系统以及氢存储。据估计,从年到年,储氢罐收入将增长%。

然而,IV型储氢罐也面临严重问题。最值得注意的是,碳纤维的成本使得这些罐非常昂贵。另一个关键问题是存储密度。尽管压缩氢气提供的能量是汽油质量的三倍,但其体积的能量相当低,需要大型高压气罐容纳储存足够所需的燃料。对于移动应用,IV型碳纤维增强塑料(CFRP)储氢罐提供的重量轻,推动了其相对于金属替代品的使用。但在固定应用中,包括加氢站,重量不是主要驱动因素。

实际上,氢作为低温液体在-℃下储存时具有更高的密度,当储存在-℃和bar的低温压缩储氢罐中时,其密度最高—据报道,与bar的IV型罐相比,氢增加了50%。冷冻储氢罐通常是金属的,目前尚未证明IV型罐与金属罐相同性能和疲劳寿命,寿命超过25年。

重型运输用氢气

康明斯(Cummins)正在与长期客户和卡车制造商Navistar(美国伊利诺伊州里斯尔)合作开发一款燃料电池驱动的8级卡车。该卡车将集成到WernerEnterprises(美国内布拉斯加州奥马哈市)7辆的车队中,在加利福尼亚州丰塔纳的当地和地区服务中进行为期一年的试验。康明斯(Cummins)还开始测试氢动力内燃机(即直接燃烧氢气),并将在各种公路上和非公路应用中进行评估。康明斯(Cummins)负责新动力工程的副总裁乔纳森·伍德在年6月的一次采访中表示,到本世纪末,这些产品将接近柴油发动机的总体拥有成本(TCO-totalcostofownership)。随着各国寻求实现零排放目标,他指出,未来的重型运输将由氢、燃料电池或电池供电,而不是柴油。

储氢罐制造商NPROXX的常务董事兼销售主管迈克尔·希曼(MichaelHimmen)说,“在欧洲,我们有立法规定,到年,卡车原始设备制造商的生产车队的二氧化碳排放量必须比年平均减少30%,因此,欧洲卡车生产的一部分将是氢动力,可能高达5%,可能高达10-20辆/年。它将在-27年以2辆/年的速度开始,并稳步增长”。每辆卡车有5到7个IV型储氢罐,重型卡车可以在十年内,每年需要个储罐,需要6吨碳纤维。这将是东丽(日本东京)、韩国、法国和美国工厂碳纤维总产量的25%,以及Hyosung(韩国首尔)年10条生产线计划产能的25%

HexagonPurus的销售和营销总监JrnHelgeDahl说:“重型运输业尤其在加速发展。”。他解释说,对于大型车辆,氢比电池更实用,因为电池尺寸、重量和充电时间的增加足以满足有效载荷和射程要求,这是不经济的。HexagonPurus估计,年和年,IV型储氢罐的收入分别为11亿美元和70亿美元,其中重型车辆预计将占最大份额~30%。

FCV(燃料电池汽车)对碳纤维需求

在年的一次会议中,OmniumPlastic(法国拉瓦洛伊斯)复合材料压力容器主管阿克塞尔·塞弗特声称,barIV型储罐每储存一千克氢气需要10千克碳纤维。他指出,FCV(燃料电池汽车)至少携带5-6千克氢气,预计到年投入使用的万辆FCV将需要,吨碳纤维,用于制造储氢罐。同时,他指出,年碳纤维的总需求量仅为80,吨,其中60%以上用于风力涡轮机叶片和航空航天应用。

,吨的估计值是否被夸大了?氢能源委员会(HydrogenCouncil)年《氢能源洞察》报告中报告的车辆总数估计到年将达到万辆FCV。然而,每辆乘用车(PV-passengervehicles)需要5-6千克氢气。韩国现代(Hyundai)的重型卡车Xcient需要携带35公斤氢气。重型卡车预计占FCV年产量的25%。

复合材料行业资深人士预计到年,IV型储氢罐中的碳纤维需求量为,吨(bar、IV型罐、储氢5.6千克,在碳纤维在复合材料中含量60%的前提下,储氢罐碳纤维用量约62-72千克)。应该注意的是,这一预测非常保守。

IV型储氢罐生产商NPROXX的常务董事兼销售主管迈克尔·希曼(MichaelHimmen)说,“从年到年,他的公司业务翻了一番,明年也将如此。我们不是唯一一家;我认为Hexagon也在以同样的速度增长。过去两年的增长有所放缓,因为商用飞机对碳纤维的需求因新冠病*疫情而下降。获得足够的碳纤维是我们主要

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