被國(guó)際主流燃料電池乘用車批量使用的70MPaIV型儲(chǔ)氫瓶，在國(guó)內(nèi)卻長(zhǎng)期空白，令人遺憾。而隨著近兩年燃料電池汽車的火熱，關(guān)于70MPaIV型儲(chǔ)氫瓶的研發(fā)終于有了“破冰”跡象。
就在剛剛閉幕不久的日本展會(huì)上，沈陽斯林達(dá)安科新技術(shù)有限公司（下稱“斯林達(dá)”）展出了一款70MPaIV型儲(chǔ)氫瓶，這是國(guó)際舞臺(tái)上首次有國(guó)產(chǎn)70MPaIV型儲(chǔ)氫瓶實(shí)物展出。
除斯林達(dá)外，近日京城股份（600860）發(fā)布非公開發(fā)行A股股票預(yù)案（二次修訂稿），里面提到擬使用募集資金投資金額5200萬元，用于四型瓶智能化數(shù)控生產(chǎn)線建設(shè)項(xiàng)目，該項(xiàng)目生產(chǎn)的IV型瓶主要應(yīng)用于作為氫能汽車與天然氣汽車中的儲(chǔ)氣裝置。
與此同時(shí)，在近期一些地方政府發(fā)布的項(xiàng)目申報(bào)通知中，也明確提到將資助企業(yè)突破70MPaIV型氫氣瓶的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)，促進(jìn)國(guó)產(chǎn)IV型氫氣瓶的研制，比如佛山市科學(xué)技術(shù)局網(wǎng)發(fā)布關(guān)于2020-2022年開放基金關(guān)于氫能部分重大重點(diǎn)項(xiàng)目指南和受理申報(bào)的通知（戳此查看）；山西省即將評(píng)審首批受理氫能專項(xiàng)申報(bào)申請(qǐng)（戳此查看）。
企業(yè)的實(shí)物展示及生產(chǎn)線建設(shè)計(jì)劃，政府設(shè)立專項(xiàng)資金資助研發(fā)，讓長(zhǎng)期被擱置的70MPaIV型儲(chǔ)氫瓶迎來了曙光。而備受業(yè)界關(guān)注的是，70MPaIV型儲(chǔ)氫瓶商業(yè)準(zhǔn)入何時(shí)開放？系統(tǒng)性標(biāo)準(zhǔn)何時(shí)建立？研發(fā)及批量生產(chǎn)過程中的重重技術(shù)難關(guān)又如何攻克？距離商業(yè)推廣有多遠(yuǎn)？
技術(shù)工藝攻克難，需協(xié)同多方力量
高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫容器主要分為純鋼制金屬瓶（I型）、鋼制內(nèi)膽纖維纏繞瓶（II型）、鋁內(nèi)膽纖維纏繞瓶（III型）及塑料內(nèi)膽纖維纏繞瓶（IV型）4個(gè)類型。I型、II型儲(chǔ)氫密度低、安全性能差，難以滿足車載儲(chǔ)氫密度要求。而憑借提高安全性、減輕重量、提高質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度等優(yōu)勢(shì)，III型、IV型瓶的車載應(yīng)用已經(jīng)較為廣泛，其中國(guó)外多為IV型瓶，國(guó)內(nèi)則多為III型瓶。
相比于III型瓶依然沿用金屬內(nèi)膽，IV型瓶的塑料內(nèi)膽則完全顛覆了原有氣瓶技術(shù)，憑借優(yōu)異的抗氫脆腐蝕性、更輕的質(zhì)量、更低的成本及更高的質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度與循環(huán)壽命，成為引領(lǐng)國(guó)際氫能汽車高壓儲(chǔ)氫容器發(fā)展方向的“新寵”。尤其在燃料電池乘用車領(lǐng)域，沒有IV型瓶，可以說必定步履維艱。國(guó)外IV型瓶應(yīng)用較多，正與其燃料電池乘用車銷量較多有關(guān)。
值得一提的是，國(guó)內(nèi)每一種類型的儲(chǔ)氫瓶都分不同的壓力等級(jí)，III型瓶分35MPa和70MPa，而IV型瓶其實(shí)也可以區(qū)分高壓力和低壓力，但由于業(yè)界通常拿豐田70MPa IV型瓶作為標(biāo)桿，同時(shí)IV型瓶只有在高壓力下的優(yōu)勢(shì)才能更好的體現(xiàn)，如果只是低壓力，III型瓶或許在成本及后期使用上更有優(yōu)勢(shì)。所以，業(yè)界所探討的及在研發(fā)的都是70MPa IV型瓶。
高工氫電了解到，國(guó)內(nèi)目前車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)基本都采用35MPaIII型瓶，針對(duì)70MPaⅢ型瓶的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)出臺(tái)，但實(shí)際裝車卻寥寥無幾。此前公開消息中，車企中只有上汽集團(tuán)有過樣車；氫瓶生產(chǎn)企業(yè)基本都儲(chǔ)備有70MPaⅢ型瓶技術(shù)，但公開消息中，也僅有斯林達(dá)70MPaⅢ型瓶通過型式試驗(yàn)。70MPaⅢ型瓶應(yīng)用進(jìn)展尚且緩慢，更何況技術(shù)難度高許多的IV型瓶。
斯林達(dá)副總經(jīng)理?xiàng)顦滠姳硎荆骸癐V型瓶的研發(fā)有幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)，比如金屬瓶口與塑料內(nèi)膽兩種不同屬性材料的密封及密封材料的選擇；塑料內(nèi)膽材料與氫是否相容，材料如何選擇與評(píng)價(jià)；內(nèi)膽成形過程中，無損檢測(cè)手段及評(píng)價(jià)；碳纖維纏繞過程中如何保證內(nèi)膽不變形等。同時(shí)，諸多環(huán)節(jié)都缺乏相應(yīng)的細(xì)致標(biāo)準(zhǔn)及檢測(cè)手段，什么樣的產(chǎn)品才是合格的，不太明確。目前企業(yè)都是按照產(chǎn)品自身特點(diǎn)，判斷可能會(huì)產(chǎn)生哪些問題，再劃定一個(gè)界限?！?
具體而言，金屬瓶口與塑料內(nèi)膽兩種不同材料屬性的密封非常有難度，解決不好氫氣容易泄露。目前有采用橡膠密封件/O型密封圈的，也有提出瓶口與塑料內(nèi)膽直接咬合方案的，但當(dāng)前依然面臨較大風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)密封材料能否達(dá)到氣瓶的生命周期要求，如何判定也缺乏標(biāo)準(zhǔn)；復(fù)合材料的選擇上，與氫的相容性怎么判定，如何保證氣瓶全壽命周期內(nèi)，塑料性能還能滿足氣瓶的要求，沒有損傷、泄露及開裂；
塑料內(nèi)膽成形有吹塑及注塑焊接等方式，金屬有無損檢測(cè)，但塑料焊接完后，到底會(huì)有什么樣的缺陷，對(duì)氣瓶造成什么樣的影響，沒有標(biāo)準(zhǔn)；碳纖維纏繞過程中，由于塑料內(nèi)膽不像金屬內(nèi)膽有剛性，如果直接采用Ⅲ型瓶纏繞的方式會(huì)變形，如何保證不變形需要技術(shù)手段。
海控復(fù)合材料科技有限公司總經(jīng)理張曉冰則指出，IV型瓶的研發(fā)橫跨了復(fù)合材料、壓力容器及裝備等諸多領(lǐng)域。目前IV型瓶所需的材料都需要進(jìn)口，包括塑料、環(huán)氧樹脂、密封材料、碳纖維等。受限于國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)材料研究薄弱，國(guó)內(nèi)能夠采購(gòu)基礎(chǔ)材料進(jìn)行合成的企業(yè)很少；專業(yè)生產(chǎn)IV型瓶的工藝裝備技術(shù)也缺乏，這都不是短期內(nèi)就能解決的。
多學(xué)科知識(shí)的融合，跨領(lǐng)域的通力合作，有助于推進(jìn)IV型瓶的研發(fā)進(jìn)步。
標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)推進(jìn)難，需謹(jǐn)慎積極對(duì)待
70MPa IV型瓶的研發(fā)生產(chǎn)雖然難關(guān)重重，但國(guó)際上卻有挪威Hexagon、日本豐田、法國(guó)佛吉亞等公司實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)，并應(yīng)用在各種車型上。
其中Hexagon是IV型瓶行業(yè)的“鼻祖”，在材料、工藝及裝備上都積累了極為豐富的經(jīng)驗(yàn)；豐田依托自身技術(shù)打造了IV型瓶行業(yè)標(biāo)桿；佛吉亞與現(xiàn)代汽車合作，近日其與現(xiàn)代汽車簽訂合同，將從2021年開始，在接下來的4年時(shí)間里為現(xiàn)代汽車提供10000個(gè)儲(chǔ)氫瓶。
為何國(guó)外發(fā)展如此迅速，而國(guó)內(nèi)卻步履維艱？前文所述的技術(shù)工藝難點(diǎn)是一方面，而國(guó)情不相同、標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的推進(jìn)緩慢則是更深層次的原因。
事實(shí)上，早在多年前，國(guó)內(nèi)車載天然氣氣瓶采用過IV型瓶（與IV型氫瓶類似，都采用塑料內(nèi)膽纖維纏繞），出廠時(shí)這些氣瓶都符合相關(guān)規(guī)范，結(jié)果裝車后出現(xiàn)了問題，甚至出現(xiàn)多起人命事故，很多當(dāng)事人被停職。這導(dǎo)致法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)制定者很抵觸IV型瓶，至今仍然沒有放開。
“氫瓶裝載到車上使用時(shí)，影響安全的因素非常多，可能氫瓶出廠時(shí)是符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的，但使用時(shí)卻會(huì)出現(xiàn)問題。”一名業(yè)內(nèi)人士說道，國(guó)外采用IV型瓶沒有問題，但這并不代表國(guó)內(nèi)采用就不會(huì)出現(xiàn)問題，因?yàn)樘幱诿麟A段，不可控因素太多。
不過，隨著國(guó)外IV型瓶應(yīng)用的日趨成熟，以及國(guó)內(nèi)企業(yè)、資本的推動(dòng)，在發(fā)展氫能成為大勢(shì)所趨的形勢(shì)下，或許就能打開一道口子。而當(dāng)前正處于打開這道口子的關(guān)鍵時(shí)刻。
一名參與標(biāo)準(zhǔn)制定的企業(yè)高層表示：“我們參與了這塊工作，確實(shí)感到責(zé)任重大。各家技術(shù)的掌握程度不同，對(duì)產(chǎn)品理解有差異，是參差不齊的。在這種情況下，標(biāo)準(zhǔn)一方面需要‘通用性’，但又要保證各個(gè)企業(yè)在不同的條件下不會(huì)出現(xiàn)問題，非常難?！?
在他看來，國(guó)內(nèi)70MPa IV型儲(chǔ)氫瓶發(fā)展導(dǎo)向很熱，這對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展是利好，相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)工作很難，但不做也不行，否則更加落后。所以，業(yè)界既要積極推動(dòng)，也要非常謹(jǐn)慎，必須踏踏實(shí)實(shí)把事情做起來，在標(biāo)準(zhǔn)制定上，要細(xì)致要具體要科學(xué)。既然做了就必須要成功，因?yàn)橐坏┏霈F(xiàn)問題，對(duì)于行業(yè)將是毀滅性的打擊。
高工氫電了解到，Hexagon、法國(guó)佛吉亞等外資企業(yè)都看好中國(guó)IV型瓶市場(chǎng)，但由于目前商業(yè)準(zhǔn)入不允許，目前沒有實(shí)質(zhì)性的訂單，只是在做前期的市場(chǎng)鋪墊工作。國(guó)內(nèi)以斯林達(dá)為代表的企業(yè)率先展開研發(fā)，這對(duì)于行業(yè)發(fā)展有很好的引領(lǐng)作用。研發(fā)與法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)工作必須同時(shí)并進(jìn)，若等到商業(yè)準(zhǔn)入放開再搞研發(fā)，肯定為時(shí)已晚。
