Ⅳ型储氢瓶在上车商用的征途中有了突破性的进展,国标正式实施,产品开始配套上车,Ⅳ型储氢瓶商用提速。
7月上旬,一款搭载北京天海氢能装备有限公司(简称:天海氢能)IV型储氢瓶产品的燃料电池卡车登上了工信部《道路机动车辆生产企业及产品公告》,国产IV型储氢瓶打响上车商用第一枪,这也是继6月相关国标正式实施后,首款氢能车型用上国产IV型储氢瓶。
IV型储氢瓶在国内商用的时机真的已经到来了吗?率先将IV型储氢瓶用到车上的天海氢能为何脱颖而出?其在推动IV型储氢瓶商用的过程中有做了哪些工作?这篇文章将首次系统介绍天海氢能的IV型储氢瓶商用“破冰”之道。
IV型储氢瓶为何开始“崛起”?
Ⅳ型储氢瓶是采用非金属内胆碳纤维全缠绕结构的储氢装置,凭借其轻量化、高压力、高储氢质量比、长寿命等多项优点而被广泛看好,伴随着氢燃料电池汽车的迅速推广与产业化,Ⅳ型储氢瓶被认为是氢车储氢系统技术路线的重要一环。
长期以来,国内示范运营的氢燃料电池汽车的储氢装置都是采用铝内胆Ⅲ型储氢瓶,与国内大力推广商用车不同,推广乘用车的丰田和现代都是采用IV型储氢瓶。国产商用破冰的重要信号是今年7月首款搭载IV型储氢瓶氢车车型登录工信部公告,而配套产品正是由天海氢能所研发制造。
“与Ⅲ型瓶相比,IV型瓶具有内胆无腐蚀、疲劳寿命更高、重量更轻、经济性更好等特点,储氢密度可达6.8%以上,可为氢燃料电池汽车提供轻量化车载供氢系统新选择。”天海氢能总经理张增营表示,天海氢能自主研发的390L及450L大容积塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶(IV型瓶)是引领行业潮流、充满创新科技的新一代车载储氢气瓶。
怎样走出一条与日韩不同的道路,是摆在国内储氢瓶企业面前的一道难题,从市场的角度考虑,要想开辟出IV型储氢瓶的应用市场就必须让IV型储氢瓶适应燃料电池商用车的使用工况和应用场景。
现阶段国内市场氢车高昂的售价、消费级70MPa加氢网络的不足和纯电车辆的强大竞争力都让氢能乘用车市场推广面临重重挑战。相比起来,国内政策支持、应用场景适配和目前的市场推广情况都表明IV型瓶未来的市场机会更多在重卡领域。
“重卡车型对于轻量化和续航需求更高,大容积、高压力的IV型瓶产品在重卡领域也会拥有更多机会。” 张增营认为,以IV型瓶为代表的轻量化技术应用,对重卡发展意义甚远:一方面可使车辆的运载力更强劲,提升车辆的经济效益;另一方面也能够减少氢气用量,节约使用成本。最终的效果是,同样的加氢量,轻量化技术可以使车辆续航里程更长。
当然,除了适应市场化应用的需求,政策的松绑也是IV型瓶市场化破冰的一大重要助力。今年6月,IV型瓶国家标准GB/T 42612-2023《车用压缩氢气塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶》正式实施,解决了国内无统一标准的障碍,也吹响了国内IV型瓶的量产号角。
天海氢能凭啥脱颖而出?
在一众布局IV型瓶的企业中,率先匹配氢车车型登录工信部公告的天海氢能也抢得市场先机,敏锐的市场嗅觉背后是强大的产品研发实力和深厚的产业化经验积累。
作为国内较早布局氢能储运装备制造与服务的企业之一,天海氢能具备1.5L-450L多种容积储氢气瓶的量产能力,形成35MPa-70MPa各类型车载高压储氢气瓶、轻量化车载高压供氢系统、瓶组式运氢集装箱及加氢站等氢能储运加全系列产品解决方案。
通过持续的技术创新,2024年以来,天海氢能在IV型瓶研发方面取得了35MPa储氢瓶系列产品ECE R134和AS ISO19881认证证书,完成了国内首款35MPa-450L产品国标认证,完成了70MPa大容积储氢瓶产品性能测试试验。截至目前,天海氢能已经形成了20MPa、35MPa、70MPa 全系列产品覆盖,容积范围覆盖58L-1080L,产品取得国内认证和多项国际认证包括:ECE R110、ISO 11439 、ECE R134、ISO19881等,适用于CNG和氢能商用车及乘用车各种车型供气系统。
为适应燃料电池汽车在不同应用场景的需求,天海氢能根据车型的系统安装要求,开发了分别适用于两端瓶口阀座支撑固定和瓶体绑带固定两种安装方式的IV型瓶产品。结合国内氢能基础设施发展情况,公司先开发应用35MPa大容积IV型瓶产品,再逐渐开发推广70MPa大容积储氢系统。
“天海氢能同时结合IV型瓶产品特性,推动加氢站充装标准方面进行一些改进,特别是适配70MPa加氢站,一个是对加氢速率进行控制,此外还要加入预冷方式。”张增营表示,由于IV型瓶内胆的温度传导性不如金属内胆,在70MPa加注中会导致局部温度上升速度过快过高,可能超出标准许可使用温度,而预冷措施能够很好的预防在加注过程中出现的过热问题。
技术积淀和项目经验的积累也让公司更有信心将产品推向市场。自7月上旬IV型储氢瓶瓶搭载福田汽车燃料电池车型登录工信部公告以来,天海氢能在市场端也接连取得突破,收获到新的订单。
今年8月8日,工信部(第386批)《道路机动车辆生产企业及产品公告》公示中包含另一款搭载天海氢能IV型储氢瓶产品的燃料电池重卡车型,整车企业为徐州徐工汽车制造有限公司,氢瓶规格也是35MPa-390L IV型瓶。该批搭载天海氢能IV型瓶氢系统的徐工氢燃料重卡一共50台车预计将在9月底陆续交付。这是天海氢能继IV型瓶氢系统在福田氢燃料轻卡批量应用后又一重大订单突破。
目前天海氢能IV型35MPa-390L 1瓶组、4瓶组、6瓶组、7瓶组、8瓶组已经在福田汽车、飞驰汽车、徐工汽车等取得整车公告,开始批量投放市场。390L*8瓶组车载供氢系统搭载8只390L-35MPa IV型储氢瓶,储氢量75kg,可实现氢燃料重卡700km续航里程,具有储氢量大、总重量轻、质量储氢密度高、安全性能好等特点,广泛应用于31t以上氢燃料重卡车型。
IV型储氢瓶更大的潜力尚待挖掘
随着燃料电池汽车推广应用的快速发展,成本居高不下的车载储氢系统正在成为制约燃料电池汽车广泛应用的一大难题,而储氢瓶是整个车载储氢系统降本的核心部件之一。IV型储氢瓶要实现规模化应用,也必然面临降本的挑战。
“IV型瓶降本的关键是材料国产化和生产规模化。”张增营认为,如果没有实现规模化,那么国产化替代、成本下降、以及应用拓展等都会受到各方面的限制。
从材料环节来看,影响IV型瓶成本最大的是碳纤维材料成本,尤其对于70MPa产品,碳纤维复合材料成本占整体成本比例将大幅提升,因此降低碳纤维应用成本是储氢瓶降本的关键。
为了加快降本,天海氢能一直积极推动车载储氢系统关键零部件和主要原材料国产化。公司导入了IV型储氢瓶碳纤维材料的国产化批量应用,为实现IV型瓶产品的降本增效打下基础,随着现阶段国内碳纤维企业的产能提升,未来还有进一步降本的空间。
除了材料降本,技术环节的工艺改进也是降本的重要一环。在IV型储氢瓶制造过程中,碳纤维缠绕技术工艺也是至关重要的,合适的缠绕方式与工艺不仅可以减少碳纤维用量降低成本外,还可以起到辅助增强复合材料耐压强度,提升储氢瓶性能与使用寿命的作用。天海氢能通过在产品缠绕线型优化,提升缠绕设备生产效率等方面提升改进,进一步降低了IV型瓶制造成本。
任何一项新技术的出现都要经历一个验证、示范再规模化推广的过程。IV型储氢瓶也是如此。
“IV型瓶是燃料电池汽车供氢系统的理想选择,今后的一个阶段内,储氢瓶预计会出现以Ⅲ型瓶为主、IV型瓶逐渐加大份额的趋势。”张增营表示,IV型瓶代表了未来的技术方向,未来还有更大的空间有待挖掘,公司也将继续打磨产品,降本增效,为燃料电池汽车市场的发展贡献力量。