汽车产研｜中国进入IV型储氢瓶时代后的发展之路

2021年5月8日，沈阳斯林达安科新技术有限公司成功获得国内第一张车用Ⅳ型储氢瓶（即塑料内胆纤维缠绕瓶）特种设备制造许可证，中国车用储氢瓶从此进入Ⅳ型时代。凭借优异的抗氢脆腐蚀性、更轻的质量、更低的成本及更高的质量储氢密度与循环寿命，IV型储氢瓶已成为燃料电池汽车行业的“新宠”。日本、韩国、法国与挪威等国的Ⅳ型储氢瓶均已量产，而中国还处于起步阶段，Ⅳ型储氢瓶行业加速发展对于中国燃料电池乘用车领域意义重大。

一、Ⅳ型储氢瓶行业加快发展十分必要

Ⅳ型储氢瓶市场前景十分广阔。2020年10月，中国汽车工程学会牵头修订编制的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》对氢燃料电池汽车的发展做出进一步规划，2025年规划氢能源车保有量达到10万辆，在2030-2035年期间实现氢燃料能源汽车保有量100万辆。整个氢燃料电池汽车产业链，除了燃料电池堆作为关键装备外，储氢瓶的应用推广将是氢能汽车商业化发展的重要突破口。在全球范围内广受认可的Ⅳ型储氢瓶非常符合中国要求的安全、先进和高成本效益的氢能源转型趋势。同时，中国政府提出要在2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和，这也给予Ⅳ型储氢瓶在未来低碳化出行方式转型提供了强有力的支撑。

Ⅳ型储氢瓶优势明显，符合未来氢能产业发展要求。目前，在国内应用较多的是III型储氢瓶（铝内胆纤维缠绕瓶），在国外应用较多的是Ⅳ型储氢瓶。Ⅳ型瓶优势更明显：一是从技术上来讲，其采用非金属内胆，具有优异的抗氢脆腐蚀能力，相对金属内胆的III型瓶更具安全优势；在通过相同外径、容积和压力（70MPa）条件下，Ⅳ型储氢瓶储氢密度可以达到5.5％，高于III型瓶的3.9％；成品重量为48KG，比III型瓶轻22.5%；二是从经济性上来讲，Ⅳ型储氢瓶制造成本只有III型瓶的63.5%，而且其由于内胆为塑料，不易疲劳失效，使用寿命较长，进一步降低了消费成本。车载储氢系统的发展趋势为安全、高储氢密度、轻量化、低成本、成寿命，因此III型瓶向Ⅳ型瓶转变是符合未来氢能产业发展要求的，Ⅳ型瓶也将会成为氢燃料电池乘用车的首选储能装备。

Ⅳ型储氢瓶团体标准已经发布，国内储氢瓶产业化落地将逐步加快。2020年10月8日，《车用压缩氢气塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶》团体标准正式实施。该标准主要规定了车用压缩氢气塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶的型式和参数、技术指标等要求，比如公称工作压力不超过70MPa、公称容积不大于450L、贮存介质为压缩氢气、工作温度不低于-40℃且不高于85℃等，具体参数要求与国际先进标准已经相近。团体标准发布后，将加快国内IV型储氢瓶的技术研发和市场推广，同时带动国外相关技术在国内转换和应用，进而推动国内储氢瓶产业化落地。

二、中国IV型储氢瓶产业存在的问题

法规、标准体系不健全，是国内IV型储氢瓶推广不力的深层原因。尽管《车用压缩氢气塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶》团体标准已正式实施，但产品及技术检测、评价等诸多环节都缺乏相应的细致标准，如密封材料能否达到气瓶的生命周期要求标准。同时中国IV型储氢瓶的商业准入及产品认证放开较为缓慢，很多厂商目前没有实质性的订单，只是在做前期的市场铺垫工作，对于IV型储氢瓶推广应用不利。

与部分国家相比，中国IV型储氢瓶产业布局相对滞后。挪威、日本、法国的多家公司已经做到IV型储氢瓶的批量生产，并应用于各种车型（见下表）。中国企业已经开始纷纷布局IV型储氢瓶的研发生产，虽然已经有沈阳斯林达获得了制造许可，但整体而言，在IV型储氢瓶生产及实际应用、关键技术和材料的研发、标准认证等方面，相对滞后。

表 部分企业IV型储氢瓶发展情况

资料来源：根据公开资料整理

产业链关键环节存在缺陷，导致国内市场缺乏有效供给。中国IV型储氢瓶产业链关键环节还存在缺陷，之于国内氢能产业依然是一个“卡脖子”问题，导致国内市场缺乏有效供给。一是关键技术缺失，如金属瓶口与塑料内胆两种不同属性材料的密封技术掌握在欧美日韩企业手中，中国企业如何寻求技术突破或规避专利是个问题。二是所需的关键材料都需要进口，如塑料、环氧树脂、密封材料、碳纤维等，受限于国内基础材料研究薄弱，能够采购基础材料进行合成的企业很少。三是制造工艺中的很多环节尚缺乏评价及检测手段，如塑料内胆材料与氢相容评价、内胆成形无损检测、微小泄漏量的高精度实时检测等。四是国内氢燃料电池汽车拥有量很少，IV型储氢瓶需求不旺盛，尚未实现在汽车上的实际应用。 

三、推动中国IV型储氢瓶发展的举措

逐步推动制定一批IV型储氢瓶国家标准，强化认证认可有效供给。首先，在已有的IV型储氢瓶团体标准基础上，加大国家标准的有效供给，逐步建立健全包括材料、设施要求、结构和工艺、试验方法、包装、运输及存储、检测与评价等各细分领域的标准体系。第二，建立IV型储氢瓶质量认证制度体系，促进新技术、新产品、新业态的成熟应用；支持一批技术有特色、服务有特色的专业储氢瓶检测检验认证机构发展，不断满足市场多样化、个性化需求；未来应对标国际，促进IV型储氢瓶合格评定结果的互认，推动国内产品“走出去”。

纳入整体氢能产业政策体系，推动行业发展。中国政府有关部门应从战略、产业结构、科技、财政等方面，将IV型储氢瓶研发生产、推广应用纳入到氢能产业政策支持体系。在国家重点研发计划、专项行动、重点专项中，进一步明确IV型储氢瓶研究内容及考核指标，推动共性关键技术的研发，强化扶持力度。同时，选取氢能源产业发展较快的地区实施IV型储氢瓶应用试点示范工程，逐步发现并解决实际应用中的问题，探索商业应用模式，加快其在中国商业化的准入步伐。此外，有条件的地方政府可探索将IV型储氢瓶核心技术研发、产品生产及应用作为财政补助及资金奖励范畴，推动产品的推广应用。

强化合作力度和弥补产业链不足。相关企业要深度开展与科研院所、高等院校的产学研合作，突破核心技术、成型工艺、关键原材料制备等“卡脖子”问题，加快IV型储氢瓶国产化的步伐。同时，应大力开展战略合作和加强标准运作，强化核心技术积累和专利布局，避免遭遇国外的专利技术壁垒。此外，应加强对氢能产业政策和氢燃料汽车市场需求的研判，及时开发或拓展IV型储氢瓶生产线项目，满足市场需求的同时，迅速占领市场，强化供给能力。

（作者黄玉垚、高宏均来自赛迪工业和信息化研究院）