能源的開發(fā)和利用是人類文明發(fā)展至今的核心之一，常規(guī)能源如煤炭、石油、天然氣等對人類文明的延續(xù)起到了至關重要的作用，但這些能源的大肆使用會伴隨一些負面效果，如全球變暖、資源枯竭過快等。因此才有了對新能源開發(fā)和利用的相關技術的誕生，其中氫能源是較為環(huán)保的一種，但如何存儲氫能源是一個需要解決的問題，科學家們利用智慧和知識，提出了儲氫瓶的解決方案。儲氫瓶的制造需要解決壓力過大的問題，制造的材料需要千挑萬選，而碳纖維復合材料就是當下比較可靠的一種。

　　在“雙碳”政策驅動下，綠色氫能正在成為全球能源轉型發(fā)展的重要載體，作為氫儲運的關鍵裝備，儲氫瓶市場規(guī)模不斷擴大，國內外碳纖維龍頭企業(yè)紛紛競逐氫儲運藍海，布局壓力容器應用市場，碳纖維在該領域的需求加速上升。碳纖維，又名“黑色黃金”，具備低密度、高強高模、耐高溫等特性，同時擁有高導熱性、耐腐蝕、低熱膨脹系數(shù)等功能性優(yōu)勢，因此成為航空航天、壓力容器、風電葉片、交通運輸、3C電子等領域的理想材料，用以制作高性能儲氫瓶非常可靠。

　　碳纖維在儲氫瓶中的應用

　　氫儲罐有幾十年的發(fā)展歷史，剛開始是鋼制的，后來開始向碳纖維復合儲氫罐轉變。復合儲氫瓶由內到外包括襯里材料、過渡層、纖維纏繞層、外保護層、緩沖層。氫儲罐充氣周期可能較長，氫在高壓下滲透性強，因此氫儲罐襯里材料應具有良好的屏障功能，以確保大部分氣體儲存在容器中。因此，由于與氫的良好相容性和耐腐蝕性，鋁合金材料的低密度和高比強度可以使氣瓶更輕，鋁合金材料也具有良好的導熱性能，在事故燃燒時將熱量傳遞到閥門熔融合金塞，在高熱條件下熔化安全泄壓，防止爆炸。

　　儲氫瓶用碳纖維市場份額介紹

　　2022年全球碳纖維市場規(guī)模達到43.86億美元，同比增長29.0%，全球碳纖維需求為13.5萬噸，相比2021的11.8萬噸增長14.4%。在“雙碳”政策驅動下，壓力容器市場增長迅速，2022年全球壓力容器需求達到1.48萬噸，較去年增長34.5%，細分市場中占比11.0%，預計到2030年，全球壓力容器需求將超過8萬噸，增長趨勢強勁。

　　2022年3月，東麗2023-2025年中期管理計劃項目AP-G2025發(fā)布，公司明確將進一步加強氫能領域（如高壓儲氣瓶、碳紙等）用碳纖維業(yè)務，持續(xù)擴大碳纖維及其復合材料業(yè)務板塊的投資并提高其預期營收。據(jù)東麗預測：2022-2025年壓力容器用碳纖維需求量年復合增長率將達到42%，2025年該領域碳纖維需求量突破2萬噸。

　　2022年，中國氣瓶碳纖維用量約0.6萬噸，其中儲氫瓶占比接近一半，未來壓力容器用碳纖維的增長點也將出現(xiàn)在儲氫瓶市場。隨著國家大力推動氫燃料電池和汽車的發(fā)展，儲氫瓶領域潛力巨大，碳纖維在該領域的需求加速上漲。根據(jù)中汽協(xié)數(shù)據(jù)和德邦證券測算：截止到2022年底我國氫燃料電池車保有量約為1.23萬輛，根據(jù)規(guī)劃2025年目標達到5萬輛，年復合增長率接近60%。2025年，若儲氫氣瓶碳纖維需求量占比增至50%，則碳纖維需求量有望達1.27萬噸。

　　熱塑性碳纖維或可提升儲氫瓶產能和效率

　　目前全球用于制造儲氫瓶的碳纖維多為熱固性碳纖維復合材料，因此制備難度較低，產能較大，可以短期內生產出較多符合使用的碳纖維儲氫瓶產品。熱固性碳纖維復合材料中，碳纖維部分提供物理性能，熱固性樹脂更多的承擔維持物理形態(tài)的作用，通過合理的設計和精確的加工，該類型碳纖維儲氫瓶的使用效果還是非常出色的。

　　想要提高碳纖維儲氫瓶的性能上限，可以從碳纖維、樹脂、設計和制造這幾個方向進行改進。其中碳纖維可以升級成強度更高的T700、T800等，而樹脂部分可以由原先的熱固性樹脂升級為熱塑性樹脂，設計和制造方案的改進需要依托材料和需求來變化。

　　將熱固性樹脂替換為熱塑性樹脂，制成熱塑性碳纖維復合材料，綜合性能較熱固性碳纖維有所提升，但制備難度更高，該類型碳纖維復合材料或將成為碳纖維產業(yè)發(fā)展的關鍵所在，同時也可以提升碳纖維儲氫瓶產品和行業(yè)的進步，促使該產品的產能和使用效率的大幅提升。

　　就目前來看，熱塑性碳纖維復合材料的制備難度較高，國內外能夠完成熱塑性碳纖維復合材料單向帶研發(fā)的企業(yè)并不多，想要切實提升碳纖維儲氫瓶行業(yè)的提速還需要時間。智上新材料作為國內為數(shù)不多可獨立完成熱塑性碳纖維單向帶的廠家，認為國內碳纖維產業(yè)還停留在熱固性碳纖維階段，想要真正過度到熱塑性碳纖維階段，還需要5-10年的努力。這不僅是碳纖維技術的發(fā)展要趨于成熟，同時碳纖維的應用市場也要逐漸完善。