目前主要儲氫技術包括物理儲氫、化學儲氫及吸附儲氫三大類別。物理儲氫技術主要以單純改變氫壓力、溫度等條件提高氫氣密度,或通過物理吸附作用將氫氣儲存在金屬合金等儲氫材料中的技術,常見的包括高壓氣態儲氫技術及低溫液態儲氫技術。其中,高壓氣態儲氫技術為目前發展最為成熟、應用最廣泛的技術。液態儲氫為未來重要發展方向,但目前技術主要應用于航天領域,國內民用受政策限制。
高壓儲氫主要利用氣瓶作為儲存容器,對于儲氣瓶,全球呈現出從I型儲氫瓶到IV型儲氫瓶的技術發展趨勢。目前最為成熟且成本較低的技術是鋼制氫瓶和鋼制壓力容器,如目前工業中廣泛采用20MPa鋼制氫瓶,并可與45MPa鋼制氫瓶、98MPa鋼帶纏繞式壓力容器進行組合應用于加氫站,但鋼制氫氣瓶重量大,并不適宜汽車用。目前車用高壓儲氫瓶的國際主流技術通過以鋁合金/塑料作為內膽,外層則用碳纖維進行包覆(即III型、IV型瓶),提升氫瓶的結構強度并盡可能減輕整體質量。
國內高壓儲氫主要企業及產品匯總如下:
1、中集安瑞科:中集安瑞科成立于2004年,立足清潔能源、化工環境、液態食品行業,為客戶提供運輸、儲存、加工的關鍵裝備、工程服務及系統解決方案。2006年,中集安瑞科開始布局氫能業務,可提供氫能全產業鏈的整體解決方案,業務方面涵蓋了氫能制、儲、運、加全產業鏈的產品、銷售和服務運營。2020年5月,中集安瑞科通過與Hexagon的合作,涉足IV型瓶并將其引入中國市場,挪威Hexagon為IV型儲氫瓶領域鼻祖。雙方聯合成立針對中國及東南亞市場快速增長的高壓氫氣儲運的合營公司。于2021年第二季度開始Ⅳ型儲氫瓶的生產設施建設。
2、蘭石重裝:公司在氫能源領域主要產品為加氫反應器等用氫裝備、煤氣化制氫裝備、儲氫用球罐設備等,正在研發超高壓儲氫裝備(45Mpa/75Mpa)、高壓氣固組合儲氫容器、POX造氣制氫裝置廢熱鍋爐等。近年來,公司依托所屬工程研究院、控股股東蘭石集團研發力量和蘭州新區國家裝備制造高新技術產業化基地平臺,重點圍繞電解水制氫關鍵技術與裝備研發、分布式氫儲能技術及應用、煤氣化制氫技術、大型高壓氣態儲氫容器的研發和制造、加氫站配套使用的換熱冷卻裝置——微通道換熱器、高壓大流量氫氣壓縮機的設計及制造等開展技術研究,并在“高溫氣冷堆核能制氫系統中的甲烷蒸汽重整反應器”研制領域有相應技術合作及儲備。
3、中國一重:公司是最早實現鍛焊結構熱壁加氫反應器國產化的企業,目前國內石化企業所使用的國產鍛焊結構加氫反應器多為公司生產。
4、國機重裝:公司研制的加氫反應器,創造了世界加氫反應器產品和制造技術工藝復雜性的“世界之最”。公司氫能源裝備目前正處于研發階段,重點加強在儲氫裝備等方面的產品開發。
5、中材科技:中材科技是國內較早布局儲氫瓶業務的公司,從2008年就開始從事高壓儲氫氣瓶設計,與清華大學共同承接了國家的863項目,2011年完成了驗收。中材科技率先研發完成國內最大容積320L燃料電池氫氣瓶,并投入市場形成銷量;開發取證燃料電池車用及無人機用35MPa氫氣瓶20余種規格;成功掌握70MPa鋁內膽碳纖維復合氫氣瓶關鍵技術;啟動投資氫氣瓶生產線技改項目及站用儲氫容器生產線項目。中材科技(蘇州)擁有成都、蘇州、九江三個生產基地。
6、巨化集團公司工程有限公司:公司有三十多年的壓力容器制造歷史,具有美國ASME、美國DOT和歐盟TPED國際認證。近年來公司與浙江大學合作開展“863”項目—高壓儲氫罐的制造,完成了加氫示范站(在北京)三臺氫氣儲存容器(壓力分別為47Mpa和75MPa,容積5m3)的制作交付使用并順利通過驗收;在鋼制包裝容器系列方面,分別建有非重復充裝鋼瓶、可重復充裝鋼瓶到罐式集裝箱生產線。
7、葛洲壩中科儲能技術有限公司:公司是中國葛洲壩集團股份有限公司的控股子公司,在北京擁有研發中心,在武漢葛洲壩裝備產業園建有自己的生產基地。具有國際的大規模壓縮空氣儲能核心技術和產品,致力于儲電、儲熱、儲冷、儲氫、儲氣等多種儲能領域關鍵技術研發、系統集成及產業化推廣,在能源供給側為客戶提供國際的儲能解決方案。
8、富瑞特裝:公司正在進行氫燃料電池車用液氫供氣系統及配套氫閥的研發工作,該產品是對目前應用較多的車用高壓供氫系統的補充,主要用于氫燃料電池重卡,液氫供氣系統產品樣品現已試制完成有待進行裝車試驗,配套氫閥有待交付第三方進行試驗。
9、京城股份:公司所屬企業北京天海工業,成立于1992年,擁有無縫氣瓶、纏繞氣瓶、車用LNG氣瓶、CNG氣瓶、儲氫氣瓶、低溫貯罐、加氣站等多方位的氣體儲運裝備技術能力。在2014年率先完成70MPa高壓氫燃料車用儲氫瓶的開發。天海工業擁有先進技術水平的鋁內膽碳纖維全纏繞復合氣瓶的設計測試中心及生產線,可設計制造公稱工作壓力20-70MPa的各種規格鋁內膽碳纖維全纏繞高壓儲氫瓶及供氫系統。在IV型瓶方面,公司已建成了一條柔性化IV型瓶生產線,可以根據車型的安裝空間靈活設計氣瓶長度和直徑參數,使氣瓶使用性能最優化。
10、豐辰氫能:豐辰氫能(廣州)科技有限公司成立于2017年3月,公司主要專注于引進全球最先進的氫能領域技術并服務于中國快速成長的氫能市場。豐辰氫能是美國STEELHEADCOMPOSITES公司在中國的唯一合作伙伴,雙方將組建合資公司開拓中國市場。美國STEELHEADCOMPOSITES是全球少數掌握四型儲氫瓶核心技術的公司,其在產品設計和生產工藝方面有大量的知識產權。在這次展會上,豐辰氫能展示了Ⅳ型儲氫瓶產品。
11、奧揚科技:山東奧揚新能源科技股份有限公司成立于2011年6月,經過多年的創新研發,公司已經掌握了IV型瓶的核心技術。目前公司已經完成了多款IV型瓶產品的研發制造,完成了塑料內膽與金屬瓶嘴密封性能專利、碳纖維纏繞技術、產品的一致性等“卡脖子”技術。產品的壓力等級涵蓋20MPa-70MPa。
12、海控復材:海控復合材料科技有限公司成立于2017年12月,公司主要從事與復合材料制品、復合材料裝備、自動化設備的研發、生產、銷售。
13、北京科泰克科技有限責任公司:公司是專業生產高壓容器的高新技術企業。長期從事鋁合金內膽、呼吸氣瓶、車用復合氣瓶、高壓及超高壓容器的設計、生產和銷售。已展開IV型瓶的材料選型匹配等基礎性研究工作。隸屬國家市場監管總局的中國特種設備檢測研究院,也已經到參與到國家70MPaIV型瓶的課題研究中。
14、沈陽斯林達深冷科技有限公司:公司已研發出無縫不銹鋼內膽纖維全纏繞氣瓶、鋁合金內膽、鋁合金無縫氣瓶、鋁合金內膽纖維全纏繞氣瓶、鋁合金內膽玻璃纖維環向纏繞氣瓶、鋼質無縫氣瓶、車用壓縮天然氣鋼瓶、車用壓縮天然氣鋼質內膽環向纏繞氣瓶、車用壓縮天然氣鋁合金內膽碳纖維全纏繞氣瓶、車用氫氣鋁合金內膽纖維全纏繞氣瓶、消防氣瓶、便攜式醫用供氧器十三類別二百八十余種規格產品。2016年70MPa高壓儲氫瓶通過了國家型式試驗,搭載該氣瓶的燃料電池汽車可實現400公里的續航能力。
15、亞普股份:公司自主研發的III型35MPa車載儲氫系統正與相關方深度合作,公司自主研發的IV型70MPa小容積車載儲氫瓶已搭載整車臺架進行相關性能驗證。
作為儲氫瓶關鍵材料,碳纖維的生產和提質也受到強烈關注。以下是碳纖維主要生產企業:
1、中國石化:10月13日,我國首個萬噸級48K大絲束碳纖維工程第一套國產線在中國石化上海石化碳纖維產業基地投料開車,并生產出合格產品。這一消息,不僅意味著未來碳纖維生產成本更優,而且還標志著我國碳纖維生產和裝備扭轉了被動局面,真正實現了自主可控。
2、中復神鷹:公司是一家專業從事碳纖維研發、生產和銷售的國家高新技術企業,對外銷售主要產品為碳纖維。通過多年自主研發掌握了碳纖維生產全流程核心技術,在國內率先突破了千噸級碳纖維原絲干噴濕紡工業化制造技術,建成了國內首條千噸級干噴濕紡碳纖維產業化生產線。2018年1月,公司“干噴濕紡千噸級高強/百噸級中模碳纖維產業化關鍵技術及應用”成果榮獲2017年度國家科學技術進步一等獎。西寧萬噸高性能碳纖維及配套原絲項目已全線投產。
3、光威復材:公司是專業從事碳纖維、碳纖維織物、碳纖維預浸料、碳纖維復合材料制品及碳纖維核心生產設備的研發、生產與銷售的高新技術企業,擁有碳纖維行業全產業鏈布局。光威復材采用干濕法處理工藝進行生產的T700S級碳纖維可用于通過纏繞工藝設計生產管理包括儲氫瓶在內的高壓氣瓶。包頭萬噸大絲束碳纖維產線預計年底開始試運行。
4、中簡科技:公司自成立以來,以“技術領先,注重應用,技術向縱深發展,應用向縱橫發展”為戰略目標,用科技與創新為社會持續提供更高性能的碳纖維。公司產品主要應用于航空航天領域,各項指標參數要求較高,在航空航天裝備論證階段即對碳纖維各項指標予以確定,目前公司所生產碳纖維主要為高端、高性能型碳纖維產品,已達到同類產品國際先進水平。
5、恒神股份:公司主要從事碳纖維、碳纖維織物、預浸料及其復合材料的研發、生產、銷售和技術服務。主要產品為碳纖維、碳纖維織物、碳纖維預浸料、碳纖維復合材料制品、丹強絲及功能性纖維、技術服務等。
6、精功科技:大絲束產品已經廣泛應用于汽車交通、航空航天、風力發電、醫療器材以及建筑等領域。
7、吉林碳谷:大絲束產品以25k為主,35k、50k大絲束產品也已經銷售,預計今年年底,企業柔性化產能達到8萬噸以上,15萬噸碳纖維原絲項目也有望在明后兩年建成投產。