目前，被國際燃料電池汽車廣泛使用的IV型儲氫瓶，在國內(nèi)卻長期處于空白狀態(tài)。據(jù)記者了解，IV型瓶具有長壽命、輕量化、生產(chǎn)效能高、降成本潛力大等優(yōu)勢。隨著氫能產(chǎn)業(yè)熱潮興起，市場對IV型儲氫瓶的需求越來越迫切。

優(yōu)勢明顯應用潛力大

目前主流的車載儲氫技術(shù)——高壓氣態(tài)儲氫，其容器按種類可分為：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)和塑料內(nèi)膽纖維纏繞瓶(IV型)4種。

當前，鋁內(nèi)膽纖維纏繞III型瓶在國內(nèi)市場占據(jù)主流，已開發(fā)出35MPa和70MPa兩種容器,技術(shù)較為成熟，而塑料內(nèi)膽纖維纏繞的IV型還處于研發(fā)階段。與之相對的是，美國、德國、日本、韓國等國家已廣泛應用IV型瓶，Hexagon、豐田、佛吉亞等公司具備批量生產(chǎn)能力。

中國特種設備檢測研究院IV型瓶檢測試驗業(yè)務負責人古純霖介紹說，2013年左右國外將IV型瓶應用到燃料電池汽車上，取得不錯的效果。

與其他種類相比，IV型瓶內(nèi)膽從原來鋼性的金屬內(nèi)膽變成有一定彈性的塑料內(nèi)膽，其壽命大幅提高，優(yōu)勢顯著。中材科技（成都）有限公司總工程師米寬指出，基于相同的氣瓶外形尺寸和相同的設計準則進行設計，水容積方面，III型瓶是54L，IV型瓶是60L，多10%左右，具有更優(yōu)的存儲密度。

“IV型瓶內(nèi)膽方便成形，本身價格也較為便宜。”同濟大學教授張存滿指出，未來IV型瓶的成本可以達到目前III型瓶成本的1/4左右?！半S著規(guī)模的上升，IV型瓶成本還有很大的降幅空間。III型瓶的價格也會有所降低，但成本仍是IV型瓶的1.5、1.6倍?！?/span>

在業(yè)內(nèi)人士看來，未來IV型瓶更具市場優(yōu)勢，是行業(yè)發(fā)展方向。

關(guān)鍵技術(shù)欠缺標準法規(guī)缺位

盡管前景看好，但目前國內(nèi)IV型瓶還存在諸多技術(shù)難點。

首先是塑料內(nèi)膽材料能否與氫氣相容。古純霖指出，內(nèi)膽材料在加塑、擠壓過程當中會不會出現(xiàn)缺陷，耐加工、高溫、光照耐老化等性能如何，要對材料進行選擇與評價。

其次是塑料內(nèi)膽的纖維纏繞技術(shù)，確保氫氣瓶不變形?！癐II型瓶內(nèi)膽是金屬，纏繞的時候有一定張力，而塑料內(nèi)膽用力纏的話可能會產(chǎn)生變形，目前的技術(shù)是對其進行沖壓，相當于給一個支撐，保證瓶子不變形。沖多大的壓力、如何跟瓶子張力配合，是一項關(guān)鍵技術(shù)?！惫偶兞胤Q。

在塑料內(nèi)膽與金屬瓶口的密封性上，如何規(guī)避國外的技術(shù)專利也是一大難題?！皟淦科靠谛枰y門連接，螺紋有要求，不能是塑料的，因此該連接位置的密封是關(guān)鍵技術(shù)，國外企業(yè)發(fā)展的較早，申請了一些專利，對國內(nèi)企業(yè)而言，不僅要研發(fā)出滿足密封要求的結(jié)構(gòu)，還要規(guī)避國外專利?！惫偶兞乇硎?。

在張存滿看來，IV型瓶本身有優(yōu)勢也有劣勢。“IV型瓶塑形變形能力、抗疲勞性好，但內(nèi)膽氫氣的抗?jié)B透能力差。”他指出，IV型儲氫瓶最大的技術(shù)挑戰(zhàn)是抗?jié)B透。

“氫氣從內(nèi)膽滲透出來，滲透到車里，在密閉空間可能引發(fā)事故甚至爆炸?！惫偶兞靥寡裕瑲錃庑孤读糠浅Ｐ?，如何能精準地檢測并定位到泄露位置，微小泄漏量的高精度實時檢測也是亟待突破的難點。

除了上述技術(shù)問題外，標準、法規(guī)不健全是國內(nèi)IV型瓶滯后的深層次原因。據(jù)了解，上個世紀90年代國內(nèi)車載天然氣氣瓶采用過IV型瓶，但后來出了一些安全事故，監(jiān)管部門覺得IV型瓶技術(shù)尚未成熟，被禁止使用。

“什么樣的產(chǎn)品稱作合格品，還不太明確，缺乏相應的標準和檢測手段?！钡聡R茵TüV集團全球電力電子產(chǎn)品服務副總裁李衛(wèi)春指出，國內(nèi)對IV型瓶的使用較為謹慎。

安全是重中之重需綜合考慮經(jīng)濟性

“氫氣爆炸極很寬，去年國外連續(xù)發(fā)生了3起爆炸事故，引發(fā)人們對氫能源的擔憂。安全性是第一位的，一旦出現(xiàn)了安全問題，行業(yè)就會被否定?！惫偶兞乇硎荆瑲馄吭谖覈鴮儆谔胤N設備，對其設計、生產(chǎn)、使用、經(jīng)營都提出了非常具體的要求，“必須確保安全，一旦違反，就要負法律責任?！?/span>

據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，IV型瓶國家標準和行業(yè)標準正在緊鑼密鼓的審議中。隨著標準的出臺，IV型瓶屆時將迎來發(fā)展利好。

據(jù)了解，目前國內(nèi)IV型瓶已經(jīng)到試制階段，部分企業(yè)已經(jīng)試制出IV型瓶樣品。在張存滿看來，技術(shù)滿足以后，降低成本是應用的關(guān)鍵，IV型瓶達到車載應用必須滿足高可靠性、高密度、高安全性和低成本四個關(guān)鍵條件?！耙惠v乘用車售價二十萬元左右，如果儲氫瓶要五萬元、十萬元，車輛就沒辦法賣了。這對產(chǎn)業(yè)而言，是最致命的問題?！?/span>

儲氫技術(shù)的研發(fā)還需要與上下游技術(shù)匹配，系統(tǒng)、綜合地考慮車載儲氫的經(jīng)濟性。李衛(wèi)春表示，儲氫瓶所需關(guān)鍵材料——碳纖維，全球供應企業(yè)有限，與塑料、環(huán)氧樹脂、密封材料等一樣都主要依賴于進口，價格高昂。國產(chǎn)IV型瓶材料同樣需要進一步攻克。

來源:中國能源報  作者:盧奇秀