近日,未勢能源自主研發(fā)的第二代70MPa-57L Ⅳ型儲氫瓶取得突破性進展,質量儲氫密度達到6.1wt%,超過美國能源部(DOE)設定的2025年質量儲氫密度目標值5.5wt%,且優(yōu)于當前國際市場主流品牌同類產品指標,達到世界領先水平,主要適用于氫燃料電池乘用車型車載儲氫系統(tǒng)。
(IV儲氫瓶產品效果圖)
同時,基于市場不同場景、不同客戶類型的應用需求,未勢能源IV型儲氫瓶全系產品規(guī)劃已在同步推進中,工作壓力覆蓋35MPa和70MPa,包括 70MPa-23L、35MPa-210L等不同規(guī)格型號的產品序列,部分商用車載IV型儲氫瓶質量儲氫密度指標可達到6.8wt%,且全系產品均已實現關鍵核心技術100%自主可控,關鍵原材料(如碳纖維)與核心配套部件(如瓶口閥、內膽等)實現100%國產化,綜合成本降低20%,且具備輕量化、長壽命、高安全等綜合性能優(yōu)勢,并將于近期陸續(xù)發(fā)布,可提供定制化產品開發(fā),廣泛適用于燃料電池乘用車、商用車(重型卡車、公交客車、冷鏈物流車)、船舶等多種場景及領域。
在IV型儲氫瓶的開發(fā)過程中,未勢能源基于客戶端不同工況環(huán)境應用需求,結合氫氣介質的特殊性與儲氫系統(tǒng)功能、結構等匹配特性,充分發(fā)揮儲氫領域關鍵技術研發(fā)優(yōu)勢,通過大量的可行性設計方案和試驗驗證,聚焦“新材料、新技術、新工藝”的應用,陸續(xù)攻克IV型儲氫瓶多項關鍵技術難題。
攻關新材料開發(fā)
從源頭擺脫應用局限
未勢能源聚焦關鍵材料的開發(fā)與應用,聯合國內多家知名高校、科研院所、供應鏈伙伴等共同開展深度合作,重點針對塑料內膽原材料的氫阻隔性,內膽在泄放過程中容易產生的鼓包、屈曲、塌陷,航天級鋁合金的化學成分控制、熱處理狀態(tài),碳纖維預浸帶的加工及配套樹脂的性能等共性技術“卡脖子”難題,逐層進行技術攻堅,從源頭擺脫核心材料進口、高昂成本帶來的應用局限。
目前,已陸續(xù)取得了包括內膽高分子原材料選型,高強度新型纖維預浸帶與配套樹脂配方等關鍵共性技術研發(fā)和應用驗證,從源頭上為儲氫氣瓶的力學優(yōu)異性能、質量穩(wěn)定性與國產化替代提供重要保障,具有重要的科學意義和工程應用價值。
創(chuàng)新結構設計
提升產品可靠性
新材料的選擇固然重要,但要真正體現儲氫瓶質量穩(wěn)定性、一致性與適用性水平,必然離不開科學的結構設計。
(高壓儲氫氣瓶結構示意圖)
瓶口部位金屬閥座與閥門的轉接頭結構,摒棄常規(guī)繁雜的多部件結構設計,通過自主創(chuàng)新內膽、閥座密封結構與界面化設計,實現一體化“直連”。其中,金屬閥座采用輕量化結構設計,外觀曲線與內膽封頭曲線光滑連接,充分考慮外界沖擊時閥座與碳纖維復合材料的相互作用,做到防滑、防轉,并配合有限元分析軟件,在科學的安全系數下做到極致“輕量化”設計,重量較競品減輕40%,并創(chuàng)新高性能“密封”解決方案,降低了氫氣泄漏、滲透隱患,進一步提升了產品的安全性。
另外,在碳纖維鋪層設計方面,通過采用遺傳算法、仿真模擬軟件等科學設計方法,優(yōu)化纏繞角度及鋪層順序,將碳纖維預浸帶的纖維強度、韌性發(fā)揮到最大化,確保儲氫瓶在氫燃料電池汽車整個生命運營周期的抗壓性與可靠性。
革新“干法纏繞”工藝
助力行業(yè)降本增效
基于新材料選型與新結構設計,未勢能源大膽創(chuàng)新全流程生產工藝設計,在內膽成型技術方面,采用目前國內較少應用的注塑-焊接工藝,使得內膽厚度均勻性、尺寸穩(wěn)定性達到行業(yè)較高水準。
(干法纏繞工藝示意圖)
同時,首創(chuàng)性的采用預浸帶“干法”纏繞工藝,產品性能指標的離散系數可控制在2-3%,纏繞效率較濕法提高80%以上,固化時間縮短30%,疲勞測試壽命>44000次,在達到輕量化目標的同時,進一步確保碳纖維強度的發(fā)揮率、爆破強度和壓力循環(huán)壽命一致性,有效解決內膽褶皺、屈曲等關鍵問題,大幅提升質量儲氫密度、生產效率與質量,且纏繞過程無滴膠、漏膠等現象,生產環(huán)境更加友好,為后續(xù)規(guī)模化量產與市場供應,提供了有效的數據支撐與運營經驗。
目前,未勢能源自主開發(fā)的第二代IV型儲氫瓶系列,已陸續(xù)完成火燒試驗、耐久性試驗、使用性能試驗等多個關鍵試驗項目測試,生產線建設已進入尾聲,“三新”評審相關工作正在有序推動中。
這也是未勢能源聚焦氫能儲運領域,以“卡脖子”技術為突破口,繼70MPa儲氫閥門產品之后取得的又一重大科研創(chuàng)新成果,標志著未勢能源在儲氫技術領域,從產品開發(fā)到應用,已具備成套儲氫系統(tǒng)關鍵技術及核心部件設計、開發(fā)與制造能力,并將有助于未勢能源拓展產業(yè)鏈供應端與應用端布局,進一步滿足正在增長的高壓氫氣儲運市場需求,為行業(yè)客戶提供更專業(yè)、更優(yōu)質、更具高性價比的解決方案,切實助推氫能儲氫裝備加速國產化替代,打開降本增效新空間。