复合材料储氢瓶（罐）市场发展概述,
氢能热门,氢能的骗局,西安氢能油 高压气态储氢具有充放氢速度快、容器结构简单等优点，是现阶段主要的储氢方式。储氢压力容器又叫高压储氢瓶（罐）。一般情况下不做特别区分，产业界也是把储氢瓶与储氢罐混合使用。
储氢瓶是用于储存氢气的容器，应用于各种使用氢气的场景。本报告主要分析氢燃料电池产业链上下游市场储氢瓶需求。
根据安全制造材质和工艺，气瓶一般分为四型。一型瓶（Ⅰ型）是金属气瓶；二型瓶（Ⅱ型）是金属内胆纤维环向缠绕气瓶；三型瓶（III型）是金属内胆纤维全缠绕气瓶；四型瓶（IV型）是非金属类的纤维全缠绕气瓶。
金属储瓶采用性能较好的金属材料（如钢）制成，受其耐压性限制，早期钢瓶的储存压力为12～15 MPa，氢气质量密度低于1.6%。通过增加储罐厚度，能一定程度地提高储氢压力，但会导致储罐容积降低，70MPa时的最大容积仅300L，氢气质量较低。由于储罐多采用高强度无缝钢管旋压收口而成，随着材料强度提高，对氢脆的敏感性增强（氢脆是溶于钢中的氢，聚合为氢分子，造成应力集中，超过钢的强度极限，在钢内部形成细小的裂纹，又称白点。），失效的风险有所增加。同时，由于金属储氢钢瓶为单层结构，无法对容器安全状态进行实时在线监测。因此这类储罐仅适用于固定式、小储量的氢气储存，远不能满足车载系统要求。
随着氢能的发展、高压储氢技术对容器的承载能力要求增加，金属内衬纤维缠绕储罐逐步应用。其利用不锈钢或铝合金制成金属内衬，用于密封氢气，利用纤维增强层作为承压层，储氢压力可达40MPa。由于不用承压，金属内衬的厚度较薄，大大降低了储罐质量。多层结构的采用不仅可防止内部金属层受侵蚀，还可在各层间形成密闭空间，以实现对储罐安全状态的在线监控。由于金属内衬纤维缠绕储罐成本相对较低，储氢密度相对较大，也常被用作大容积的氢气储罐。
为了进一步降低储罐质量，人们利用具有一定刚度的塑料代替金属，制成了全复合轻质纤维缠绕储罐。这类储罐的筒体一般包括3层：塑料内胆、纤维增强层、保护层。塑料内胆不仅能保持储罐的形态，还能兼作纤维缠绕的模具。同时，塑料内胆的冲击韧性优于金属内胆，且具有优良的气密性、耐腐蚀性、耐高温和高强度、高韧性等特点。由于全复合轻质纤维缠绕储罐的质量更低，约为相同储量钢瓶的50%，因此，其在车载氢气储存系统中的竞争力较大。为了将储罐进一步轻质化，提出了3种优化的缠绕方法：强化筒部的环向缠绕、强化边缘的高角度螺旋缠绕和强化底部的低角度螺旋缠绕，能减少缠绕圈数，减少纤维用量40%。
由于高压气态储氢容器I型、II型储氢密度低、氢脆问题严重，车载储氢瓶很少使用该类型号。
I型、II型储氢密度低、安全性能差、质量重，技术最成熟，应用早，少量应用于CNG（压缩天然气）的客车和卡车。
I型长管大量应用于高压气体储运市场，国内的相关的车用制作标准是《汽车用压缩天然气钢瓶》GB 17258-2011。
Ⅱ型气瓶一边内胆材质是钢类的，采用的玻璃纤维或碳纤维环向缠绕工艺，交通领域主要应用于CNG车用气瓶，二型长管少量用于储运市场，车用的制造标准目前是《车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶》GB24160和一些企业标准。
III型、IV型瓶由于制作内胆和保护层的材料密度低、气瓶质量轻、单位质量储氢密度增加。凭借提高安全性、减轻重量、提高质量储氢密度等优势，车载应用已经较为广泛，其中国外多为IV型瓶，国内则多为III型瓶。因此，燃料电池汽车储氢瓶大多使用III型、IV型这两种型号。
III型气瓶主要的材质有钢类的和铝类的，采用的是碳纤维或者是玻璃纤维全缠绕工艺，主要应用于轻量化的CNG车型和氢燃料电池车、氢燃料无人机等市场。国内车用氢气瓶的标准是《车用压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶》GB/T 35544-2017。
IV型气瓶就是通常说的塑料内胆的气瓶，内胆是符合材料内胆的，采用碳纤维、玻璃纤维全缠绕工艺，目前国际市场上应用比较多，在国内市场目前是暂时没有应用，也没有相关的一些标准。
氢气质量密度随压力增加而增加，在30-40MPa时，增加较快，当压力大于70MPa时，变化很小。因此储氢瓶工作压力须在30-70MPa。氢燃料电池汽车中的高压储氢瓶一般有35Mpa和70Mpa两种。
III型瓶与IV型瓶都分不同的压力等级，III型瓶分35MPa和70MPa，而IV型瓶也可以区分高压力和低压力，但由于IV型瓶只有在高压力下的优势才能更好的体现，如果只是低压力，III型瓶或许在成本及后期使用上更有优势。所以企业在研发方面主要是集中于70MPa IV型瓶。
林德子公司Linde Kryotechnik是世界上为数不多的几家具有低温液化系统（氦气和氢气的大批量低温液化）设计和建造能力的公司。林德为液氮、液氩、液氧、液体二氧化碳、液态氢、液化天然气和液体一氧化二氮提供低温标准储罐。储罐的容量从3000升到450000升，标准工作压力为18MPa、22MPa或36MPa。每个储罐都是真空绝缘的，可以垂直或水平安放进行运输。内部容器和管道由不锈钢制成，以确保清洁度，外壳采用特殊涂层，以提高绝缘性能。
常温下100L储罐中存储4.1kg氢气，其压力需要达到75 MPa。而当氢气温度降到77 K时，储存相同量的氢气在100L储罐中压力仅为15MPa。Linde公司采用的低温液态泵其排气压力35-90 MPa，排量超过1000 Nm3/h。
美国加利福尼亚州的劳伦斯利沃莫尔国家实验室研发了新型高压低温液态储罐，外罐长度为129cm、直径58cm。该储氢罐内衬为铝，外部缠绕碳纤维，其外套保护由高反射率的金属化塑料和不锈钢组成，储氢罐和保护套之间为真空状态。现有的低温液态储罐仅能维持介质2-4天无挥发，将新研发的高压低温液态储氢罐安装在混合动力车上进行测试，结果表明可以有效降低液氢挥发，其保持6天无挥发。
日本企业为了支撑液氢供应链体系的发展，解决液氢储运方面的关键性技术难题，投入了大量研发，推出的产品大多已经进入实际检验阶段，如日本企业开发的大型液氢储运罐，通过真空排气设计保证了储运罐高强度的同时实现了高阻热性。
我国中科富海将向空气产品公司引进代表世界最先进技术水平的液氢储运加氢站成套设备，并在广东省建成中国首座商业运营的液氢储运型加氢站。
近年来，包括中集安瑞科在内，我国在液氢装备制造产业关键部件和技术开发方面潜心研究，不断取得突破。其中，液氢储罐已经完全国产化，最大容积可达300m3；氦制冷循环设备方面，中科院理化所和中科富海已掌握核心技术；中科富海研发的位于上海的1000L/h氢液化系统，预计于2019年上半年正式投入运行。
但仍有不少核心液氢装备依然主要依靠进口。比如，国内在用的氢液化装置主要来自法液空和林德，在用的铁路氢运输罐车来自俄罗斯，高压液氢泵国内暂无商用产品，氢循环液化装置用的氢透平膨胀机国内尚无成熟产品，液氢相关的测量分析仪器还依赖进口等。
多股力量“搅动”下，IV型瓶将在国内迎来发展的曙光。在第六届国际氢能与燃料电池汽车大会（FCVC2021）上，中材科技、佛吉亚斯林达、天海工业、中集安瑞科、丰辰氢能、奥扬科技、海控复材等多家公司展示了储氢瓶产品和技术解决方案，部分公司已将IV型瓶作为业务重点。
中材科技是国内较早布局储氢瓶业务的公司，从2008年就开始从事高压储氢气瓶设计，与清华大学共同承接了国家的863项目，2011年完成了验收。
中材科技率先研发完成国内最大容积320L燃料电池氢气瓶，并投入市场形成销量；开发取证燃料电池车用及无人机用35MPa氢气瓶20余种规格；成功掌握70MPa铝内胆碳纤维复合氢气瓶关键技术；启动投资氢气瓶生产线技改项目及站用储氢容器生产线项目。
现阶段，中材科技（苏州）拥有成都、苏州、九江三个生产基地，年产能超过70万只（氢气瓶产能3万只/年）。产品配套国内知名汽车制造企业和能源公司。
佛吉亚是法国标致雪铁龙集团旗下汽车零部件企业。在储氢系统方面，佛吉亚在2019年投资1.9亿元成立全球技术中心，致力于研发新一代更高效、更轻的高压储氢瓶。
在IV型储氢瓶方面，佛吉亚现已成功推出35MPa和70MPaIV型储氢瓶，并已获得来自现代汽车、PSA、Gaussin、上汽集团等客户的巨额订单。佛吉亚IV型储氢瓶采用优化的碳纤维结构设计，减重15%-20%，并可保证更高的储氢效率和可靠性。
今年4月30日，佛吉亚完成对斯林达的收购，斯林达成为佛吉亚布局中国IV型瓶市场的重要子公司。在展会上，佛吉亚斯林达展示了其IV型瓶产品和技术解决方案。
天海工业是北京京城机电股份有限公司（下称“京城股份”），所属的主要骨干企业，成立于1992年，拥有无缝气瓶、缠绕气瓶、车用LNG气瓶、CNG气瓶、储氢气瓶、低温贮罐、加气站等多方位的气体储运装备技术能力。天海工业拥有先进技术水平的铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶的设计测试中心及生产线，可设计制造公称工作压力20-70MPa的各种规格铝内胆碳纤维全缠绕高压储氢瓶及供氢系统。
现阶段，天海工业所生产的35MPaIII型瓶已批量应用于氢燃料电池汽车，并成功研制出70MPa高压储氢瓶，已通过产品认证，在示范样车上安装使用。在IV型瓶方面，公司已建成了一条柔性化IV型瓶生产线，可以根据车型的安装空间灵活设计气瓶长度和直径参数，使气瓶使用性能最优化。目前生产线支气瓶，后续会随市场需求而进行扩容。
中集安瑞科成立于2004年，立足清洁能源、化工环境、液态食品行业，为客户提供运输、储存、加工的关键装备、工程服务及系统解决方案。2006年，中集安瑞科开始布局氢能业务，可提供氢能全产业链的整体解决方案，业务方面涵盖了氢能制、储、运、加全产业链的产品、销售和服务运营。去年5月，中集安瑞科通过与Hexagon的合作，涉足IV型瓶并将其引入中国市场，双方的合营公司最早将于2021年第二季度开始Ⅳ型储氢瓶的生产设施建设。
丰辰氢能（广州）科技有限公司成立于2017年3月，公司主要专注于引进全球最先进的氢能领域技术并服务于中国快速成长的氢能市场。丰辰氢能是美国STEELHEADCOMPOSITES公司在中国的唯一合作伙伴，双方将组建合资公司开拓中国市场。美国STEELHEADCOMPOSITES是全球少数掌握四型储氢瓶核心技术的公司，其在产品设计和生产工艺方面有大量的知识产权。在这次展会上，丰辰氢能展示了Ⅳ型储氢瓶产品。
山东奥扬新能源科技股份有限公司成立于2011年6月，经过多年的创新研发，公司已经掌握了IV型瓶的核心技术。目前公司已经完成了多款IV型瓶产品的研发制造，完成了塑料内胆与金属瓶嘴密封性能专利、碳纤维缠绕技术、产品的一致性等“卡脖子”技术。产品的压力等级涵盖20MPa-70MPa，各项指标均到达国际标准和欧盟标准ISO11439、ECER110、EC79、ECER134的要求，多款产品已取得ISO11439、ECER110认证。
海控复合材料科技有限公司成立于2017年12月，公司主要从事与复合材料制品、复合材料装备、自动化设备的研发、生产、销售。在这次展会上，海控复材展示了IV型瓶产品。
