储氢瓶用碳纤维主要为T700级及以上规格，技术壁垒高

氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，正逐步成为全球能源转型发展和应对气候变化的重要抓手。我国是世界上最大的制氢国，年制氢产量约3300万吨，其中，达到工业氢气质量标准的约1200万吨。2022年3月发布的《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》，将氢正式纳入能源体系。预计至2025年，制定氢能战略国家GDP总和将超过全球总量的80%。对存储环节经济性方面，提出要开展储氢方式应用，不断降低储运成本。推动低温液氢储运产业化应用，探索固态、深冷高压、有机液体等储运方式应用。逐步构建高密度、轻量化、低成本、多元化的氢能储运体系。在短期内，氢能源将率先应用在社会迫切希望实现去碳化的领域，从长远来看，生产以氢能源制成的氨气及合成燃料将助力航运及航空业等最难减排行业实现脱碳目标。

储氢瓶

资料来源：公开资料

国内氢能产业加速发展，压力容器碳纤维需求呈增长态势，用于储氢气瓶的碳近纤维用量占比近2/3。据中国煤炭工业协会数据统计，2012-2020年，中国氢气产量整体呈稳步增长趋势。2021年上半年中国公布了近40个氢能产业链项目，预计2020-2030年，中国氢能产业投资额将高速增长。氢能产业链包括制氢、储氢、运氢及用氢，其中氢能储运是连接产业链上下游的关键环节。中游氢能储运环节约占整个氢能源市场的20%左右，其中，由于液态储氢技术需要大量资金投入研发及产业规模化发展，投资占储运环节总投资的85%以上。

目前，高压气态储运为目前主流的氢能储运方式。高压气态储氢容器主要分为：I型瓶是全金属瓶，耐压不超过30MPa。II型、III型瓶是金属内胆外用复合材料缠绕，耐压可提高到70MPa。IV型瓶内胆为高分子材料，全瓶身用纤维增强树脂复合材料包裹，只有瓶口处为金属。当下的主流在于III型、IV型产品，由于这两类产品的内胆和保护层，在材料和工艺上更为先进，使得气瓶质量轻，储氢密度高，安全性好。12021为年，全国的气瓶碳纤维用量大约为03000吨，其中储氢气瓶用量约为01900吨。据势银（TrendBank）研究数据，到2025年，我国储氢瓶数量可达60万个；到2030年，我国储氢瓶数量有望达到四百万个。

压力容器碳纤维需求-趋势（吨）

资料来源：赛奥碳纤维技术

中国氢气市场规模预测（亿元）

资料来源：《碳中和系列：2021 年中国氢能产业链研究》

碳纤维是我国储氢瓶使用的关键材料之一。储氢瓶制备的工艺流程主要分为内胆滚塑成型、中间和外层纤维缠绕、环氧树脂微波固化和碳纤维干丝预浸渍工序。碳纤维干丝缠绕在多个粗纱绕线架上，经固定滑轮引导，在液体环氧树脂中充分浸渍后，汇集成 1cm 宽的带状纤维束带。缠绕的类型 (两端缠绕、螺旋缠绕和箍式缠绕) 、次数、方向、缠绕带的宽度、间距等的组合方式须依靠 CAE 计算机辅助工程设计，通过敷设箱轴向的往复运动，配合内胆的旋转驱动装置，将纤维束反复缠绕在内胆外围，从而获得中间产品罐。

碳纤维增强树脂缠绕工艺

资料来源：CNKI

复合材料的性能和成本是IV型储氢气瓶制备的关键。储氢瓶技术的发展趋势是轻量化、高压力、高储氢密度、长寿命，相比传统的金属材料，高分子复合材料可以在保持相同耐压等级的同时，减小储罐壁厚，提高容量和氢存储效率，降低长途运输过程中的能耗成本。在复合材料的性能上，储氢瓶内胆材料是氢气阻隔安全性保障的关键。碳纤维增强材料需要具有不渗透性能，而且具有优异的耐热性和耐化学性，以及良好的尺寸稳定性、强度和耐磨性。储氢瓶的成本主要集中在外部缠绕用的碳纤维复合材料。IV型储氢瓶的制造成本在3000~3500美元。对于储氢质量均为5.6kg的35MPa、70MPa高压储氢IV型瓶成本构成来看，碳纤维复合材料成本分别占系统总成本的75%和78%。

在储氢瓶制备方面，中国燃料电池车用氢瓶比较成熟的是III型瓶(铝内胆纤维缠绕)，生产厂家包括国富氢能、中材科技、科泰克等。而IV型(塑料内胆纤维缠绕)瓶制备技术不成熟、规模化生产难度大，因此目前成本相对较高，基本被国外厂商垄断。在碳纤维供应方面，高压储氢瓶用碳纤维主要采用T700级及以上规格，日本和美国依然占据主导地位，中国的车载高压储氢瓶碳纤维基本都来自东丽。我国碳纤维经历近十年快速发展，重点龙头企业和单位突破了干喷湿纺技术，实现了T800 以及更高级别碳纤维核心技术和关键装备的自主化，并逐步拓宽了应用领域。国内厂商主要有光威复材、中复神鹰、恒神股份等。

IV 型氧气瓶结构示意

资料来源：CNKI