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碳纤维产业爆发性增长性前夜的冷思考之氢能

2023-08-07 15:124640
 碳纤维在氢能方面主要用于储氢瓶和气体扩散层,其中储氢瓶碳纤维用量最大,近几年增长也很快,仅仅这几年国内外多家企业都在投入精力。

 

2021年,丰田Mirai和现代 NEXO燃料电池乘用车的碳纤维需求量分别为355吨和577吨。以丰田 Mirai为例,搭载两个高压储氢罐,两个的总容积122.4L(前60.0L+后 62.4L),单车的碳纤维用量约60kg。虽然氢能用于乘用车,大家对安全性和便利性还有疑虑,但用于重卡,大家目标很清晰。

 

《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》提出深化“三纵三横”战略,锂电池汽车与氢燃料电池汽车区隔竞争,在各自的优势领域发挥最大效用。氢燃料电池优势在于功率高、能量密度大,载重能力强和续驶里程长。对比柴油重卡、换电重卡、氢燃料电池重卡,即使在考虑补贴的情况下,氢燃料电池的全生命周期成本(5年 100万公里)仍然不具备经济性;预计到2030年,燃料电池系统降至 800 元/kw、氢气价格25元/kg、百公里氢耗 10kg,燃料电池重卡的全生命周期成本(不考虑补贴)为 270万元,实现经济性。

据预测不同的预测来源,碳纤维在氢能领域的应用都是一个可观的量:

有证券机构调研,到2030年,氢能领域碳纤维用量预计超12万吨,其中燃料电池汽车用碳纤维12万吨(对应30万辆)、长管拖车用碳纤维0.3万吨(对应0.24万辆)。

而林刚先生的碳纤维年度报告中预测:压力容器的增长速度巨大,其中增长最快的是储氢瓶。

 

而据中集的预测,到2030年碳纤维在储氢瓶上用量达15.8万吨。

 

所以从前景来看,氢能必然是未来若干年碳纤维发展的重点方向,毕竟经过60多年的发展碳纤维的总用量才达到10万吨,而氢能中一个产品就能超10万吨。但我们也必须要保持冷静,虽然理想很丰满,但现实还是毕竟骨感的。

首先氢能汽车目前普及度还不高,2022年全球销售氢能汽车1.8万辆,其中中国销售3300多辆。这点量不足以支撑碳纤维在氢能上利用的庞大理想。

此外以国内为例,虽然全国总共有3000多年氢能汽车,但有十多家做气瓶的企业(中材科技、斯林达、天海工业、中集安瑞科、国富氢能、科泰克、丰辰氢能、奥扬科技、亚普股份、海控复材...)抢这个单子,导致每一家的量都不多,绝大多数做气瓶的企业都亏损!

最后,碳纤维储气瓶的很多核心技术和关键零部件都不掌握在手里,比如四型瓶内胆和阀门,甚至气瓶的设计、关键装备的软件,导致生产一个气瓶,大头被人家赚走了。

而另一个氢燃料电池用的关键核心材料:气体扩散层(碳纸)相差就更大了。

 

 

 

 

气体扩散层在燃料电池中起到支撑催化层、收集电流、传导气体(把氢气和氧气引导到催化层中,为催化层提供足够的气体用于反应)和排出反应产物水的重要作用。气体扩散层主要由碳纤维材料组成,即碳纸。目前国内虽然有很多家企业进行开发,但是目前市面上市场化供应还是国外几家:东丽、SGL、科德宝等,其中科德宝的碳纸柔韧性最好!

综上所说,碳纤维在氢能中10万吨的路线,不仅需要时间的路要走,还有一段技术的路要走...

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