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从国际氢能及燃料电池展全面观察核心技术发展-储氢瓶篇

来源:北极星氢能网 作者:电池资讯网 人气: 发布时间:2019-05-07
摘要:从国际氢能及燃料电池展全面观察核心技术发展-储氢瓶篇,前言:高级检索分析师关婧如、刘胜在观展之后从储氢瓶、电堆、动力系统、空压机和金属双极板五个角度进行全面分析。本篇为储氢瓶方面的梳理,作为氢燃料汽车发展过程中的关键一环,车载储氢技术直接关系

前言:高级检索分析师关婧如、刘胜在观展之后从储氢瓶、电堆、动力系统、空压机和金属双极板五个角度进行全面分析。本篇为储氢瓶方面的梳理,作为氢燃料汽车发展过程中的关键一环,车载储氢技术直接关系到燃料电池汽车的续航、成本与安全性。

2019年2月27日,第十五届日本国际氢能及燃料电池展览会在日本东京有明国际展览中心(Tokyo Big Sight)展开。本届届日本国际氢能及燃料电池展览会汇聚了氢能及燃料电池的各种相关高端技术、材料、部件和先进装备,展出面积达到80000平方米,展商270余家。参展展品范围涵盖燃料电池零部件材料、检测设备、制造技术、氢气制造、供氢技术、氢气存储供给、燃料电池系统等。

超凡知识产权高级检索分析师关婧如、刘胜在观展之后从储氢瓶、电堆、动力系统、空压机和金属双极板五个角度进行全面分析。

燃料电池是一种直接把燃料所具有的化学能转换成电能的发电装置,它具有能量转化率高、无噪声污染、环境友好等特点。采用氢气作为燃料的燃料电池是实现缓解能源压力、经济发展与环境和谐的最佳手段,由此并带动了氢能产业的大力发展。氢燃料电池汽车是氢能应用场景最具代表性的领域之一,汽车工程协会《节能与新能源汽车技术路线图》指出,到2030年,中国氢燃料电池汽车将超过百万辆。

氢燃料电池存储核心—储氢瓶

作为氢燃料汽车发展过程中的关键一环,车载储氢技术直接关系到燃料电池汽车的续航、成本与安全性。

车载储氢技术主要包括高压气态储氢、低温液态储氢、固体储氢和有机液体储氢。车载储氢系统的主要技术要求有:能量储存密度(即单位质量储氢密度和体积储氢密度);在车辆启停以及行驶过程中,储氢系统能够动态快速响应,及时进行氢气的供给与中断;能适应恶劣环境(如低温);最后是安全性与稳定性,要有相应的保障体系。目前,国内外车用储氢瓶的类型主要以铝内胆纤维缠绕(三型)和塑料内胆纤维缠绕(四型)为主,并朝着轻量化、高压力、大容量的发展方向。

第十五届日本国际氢能及燃料电池展览会上,汇聚了多家储氢瓶生产厂商,也展出了多款三型瓶和四型瓶。下文将对生产氢燃料汽车储氢瓶的参展厂商及其相关产品进行介绍。

(一)中材科技(成都)有限公司——车用燃料电池储氢瓶

中材科技(成都)有限公司(以下简称“中材成都”),是中材科技股份有限公司的全资子公司,以车载CNG气瓶、氢燃料电池气瓶和气体储运单元为主营业务。其拥有四川成都、江苏苏州两个生产基地,年产能超过70万只,其中成都基地是国内CNG压力容器单体工厂规模最大的企业,与国际、国内众多知名汽车主机厂建立了长期稳固的业务合作关系,提供燃气车CNG气瓶及系统应用服务,苏州基地也是德国大众亚太地区唯一CNG产品制造基地。

图1 中材成都-铝内胆碳纤维全缠绕三型氢气瓶

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中材成都生产的储氢瓶主要为铝内胆碳纤维全缠绕三型(见图1),其产品安全性高:内胆采用铝板拉深成型工艺,相比铝管成型,板材成型的内胆内外表面更光滑,内胆纤维之间紧密度更高,产品疲劳性能大大提高,且一致性好(具体产品信息见图2)。同时,中材成都可为客户提供定制化解决方案,即根据客户要求提供不同尺寸、不同压力产品,亦可按客户要求组装成供氢系统。通过展会上与工作人员沟通得知,中材成都生产的三型瓶也可以达到70MPa工作压力。

图2中材成都-氢气瓶具体信息

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(二)佛吉亚——储氢罐

佛吉亚(Faurecia)成立于1997年,主要致力于四大汽车产品:座椅系统、排放控制技术系统、内饰系统和外饰系统,已发展为全球领先的汽车零部件科技公司。通过优化氢气在燃料电池堆的储存和输出,佛吉亚一直在探索汽车产业改良燃料电池技术,使之产业化的方法。

图3Faurecia高压储氢罐

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(上:700bar 69L,容量2.75KgH2,储存容量>7wt%;下:700bar 100L,容量4.1KgH2,储存容量> 7wt%;)

Faurecia在汉诺威工业博览会氢燃料电池展(2018年4月)展出了其高压储氢系统,并特别展出了其高压储氢罐(如图3所示)。通过与Stelia Aerospace Composites合作,Faurecia正在开发轻质且经济高效的700 bar储氢解决方案。

(三)日本JFE——储氢瓶

日本JFE公司是世界大型钢铁企业集团之一,是日本第二大钢铁集团,亦是全世界为数不多的生产小轿车外板的企业,多项技术代表世界钢铁行业的最高水平。

图4 JFE Type4储氢瓶原型

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(长约580mm,外径约220mm,重约14kg)

(四)韩国ILJIN Composite——CHG氢气罐

ILJIN成立于1968年,是韩国第一家开发配电配件技术的公司,随后首次生产铜包钢线,工业合成金刚石和印刷电路板(PCB)用电子元件。ILJIN业务涉及工业钻石,elecfoil可充电电池,触摸屏面板,无缝钢管,特高压电缆和重型电机,超声医疗设备和LED。此外,ILJIN的绰号是“冒险先锋公司”。当每个人都在睡觉时,在ILJIN的8个研究中心,超过100名研究人员正在度过不眠之夜,以开发可以打开一个全新世界的技术。ILJIN Composites部门开发和生产复合材料燃料箱,这是压缩天然气(CNG)车辆和氢燃料电池汽车的关键。

ILJIN Composite开发了超轻复合氢气罐(以下简称CHG)(如图5所示),该产品采用碳纤维复合材料以及增强纳米复合材料内衬,并在美国获得ANS / CSA NGV2-2000压缩天然气凝固罐的认证。CHG的优点包括,具有出色的储氢效率;采用无泄漏喷嘴,超轻复合CNG罐在任何环境下都不会漏气;采用具有优异耐热性和抗疲劳性的高科技碳纤维复合材料,具有极佳的安全性,在任何情况下都不会出现性能下降。

图5ILJIN Composite 超轻复合氢气罐

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责任编辑:电池资讯网