赵亮：科泰克车载储氢瓶已搭载于长安深蓝SL03氢电版和北汽新能源EU7氢电版等

    氢燃料电池汽车网 由氢璞创能总冠名的2022中国氢能与燃料电池汽车产业峰会于8月10-11日在京举办。北京科泰克科技有限责任公司技术总监赵亮到会并发表《车载高压储氢瓶研发进展》的主题演讲。他主要从储氢的方式、车载高压储氢瓶国外的研发进展及国内的研发进展、车载高压储氢瓶的机遇及挑战。

  介质氢气主要有三种的储存方式，一个是气态氢，一个是液态氢，一个是固态氢，气态氢的密度可以达到40.2%，液态氢的密度可以达到70.8%，固态氢理论上存在，但现在还没有有效应用的手段，但它的密度是最高的。“储氢方式是研发高效、安全、低成本燃料电池汽车的一个关键，主要有高压气态储氢、低温液态储氢、有机液体储氢以及固态储氢。”赵亮表示。

  近年来，业界也在开展新的储氢方式研究，包括吸附储氢、复合储氢，目前应用最广泛、最便捷的还是高压气态储氢。

  赵亮表示，我们对四个储氢方式做一个对比，目前看高压气态储氢技术很成熟，已经实现商业化车载运行，是商业化运行车载储氢方式。低温液态储氢质量密度是最高的，它可以达到10。有机液态储氢现在目前来说技术难度较高，我们认为它是一个未来重点的应用一个储氢一个方向。

   国际上的车载高压气瓶发展历史悠久。20世纪30年代，意大利利用本国的一个天然气资源丰富的优势，开始将其作为汽车的燃料。早期的车用气瓶为依据，就是美国的DOT的一个钢制无风气瓶制成了钢制气瓶。

  到了20世纪70年代后期，意大利制定了轻型的钢瓶标准，并被世界许多国家采用。1982年到1985年先后出现了合成玻璃纤维对铝内胆或者钢内胆的一个加强的一个复合材料气瓶，也就是II型瓶。

  20世纪80年代北美开始大规模的推广压缩天然气汽车，并逐步开展纤维全缠绕轻型车用气瓶。1989年新西兰颁布了主要针对全金属气瓶的一个新西兰车用轻制压缩天然气气瓶的一个要求标准。该标准为世界首部车用高压天然气的一个气瓶标准。

  20世纪90年代塑料作为内胆材料复合气瓶，以其重量轻、价格低的优势，被美国国家公路运输委员会、加拿大运输部以及其他一些国家认可，受到了一个广泛的关注。1992年美国颁布了它自己的一个车用压缩天然气气瓶标准，该标准是第一次将气瓶按照结构以及材料的不同，将气瓶划分成四种类型，分别是I型瓶、II型瓶、III型瓶和IV型瓶。

  1997年美国的DOT在北美使用过程中出现了裂纹以及鼓包的问题，2005年欧洲也出现了类似的问题，美国的《空间系统用复合材料压力容器》这个要求只对金属内胆进行了指导。这些影响了此类气瓶在高压领域应用，欧美的航空航天领域确定以III型瓶为主。

  2013年现代的ix35以及2015年丰田销售的Mirai均使用了70兆帕的IV型瓶来充装氢气。2020年丰田推出了第二代Mirai，其搭载了3只70兆帕IV型瓶，综合续航里程可以达到850公里。

  国内车载高压气瓶方面，20世纪80年代，我国开始出现使用钢制气瓶的的压缩天然气汽车，随后在政府的高度重视与大力支持下得到了快速推广。1998年参照国际先进标准，颁布了适合我国国情的汽车用压缩天然气钢瓶标准，以及对应的定检检测以及评定，相当于是定检标准。

  20世纪90年代，氢气的II型瓶、III型瓶以及IV型瓶逐步投向市场，压缩天然汽车逐渐转向小型化。2009年国家颁布了《车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶》，也就是所谓的II型瓶以及它的定检标准，这样就保证了II型瓶在我国的安全使用。

 2003和2004年IV型瓶在国内发生了多起的爆炸事故，当时被国家明令禁止使用。2008年搭载III型的35兆帕储氢瓶的燃料电池客车服务北京奥运会。2010年搭载III型瓶的35兆帕储氢瓶的燃料电池大巴在世博会示范运营。2017年国家颁布了国标GB-T 53344-2017，这是III型瓶的标准，就是《车用压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶》的标准。

  2017年上汽在中国国际也博览会上展示了其两款氢燃料电池的车型，分别是上汽大通的FCV80以及它的荣威950，分别对应的采用的是35兆帕氢气瓶以及70兆帕氢气瓶。2022年搭载III型35兆帕以及70兆帕储氢瓶的燃料电池车服务于北京冬奥会以及冬残奥会。2022年长安推出了国内首款量产的氢电车型---长安深蓝SL03，其搭载了2只70兆帕III型瓶，综合续航里程可达700公里。

  赵亮表示，科泰克现在是只研究III型瓶和IV型瓶，也就是铝内胆碳纤维全缠绕气瓶以及塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶。它的压力等级可以达到35兆帕以及70兆帕。

I型瓶是金属气瓶，II型瓶是金属内胆全缠绕气瓶,车载储氢端是无法采用的，现在车载端采用的是III型瓶以及IV型瓶。

  III型瓶它内胆材料是一个纯金属，IV型瓶是塑料加金属的结构。III型瓶的内胆结构是一个整体结构，IV型瓶是一个连接结构，内胆设计IV型瓶难度更高一些，内胆工艺III型瓶的工艺难度高，新规格的开发III型瓶可以更快，但是IV型瓶的内胆成本比III型瓶的成本至少要小了50%以上。

  针对III型瓶和IV型瓶的特点，赵亮表示，III型瓶和IV型瓶的整体瓶子综合对比，III型瓶的材料用量高于IV型瓶，设计难度III型瓶要高，减重程度IV型瓶要好，但是IV型瓶它有自己的导热、耐温的一个问题，并且IV型瓶有氢瓶渗透与斜投的问题，III型瓶可快充，IV型瓶不可快充。III型瓶的耐腐蚀性不如四型瓶，也有一些老化的问题，成本方面，IV型瓶相对于III型瓶至少可以减少1/4-1/3。

  IV型瓶和III型瓶在结构上存在显著差异，IV型瓶突破了高压气瓶，不允许焊接以及连接的约束，拓宽了技术的创新范围，但是带来了更多的不确定性。目前, 国内禁用已经放开，已经成为研究的热点。IV型瓶主要优势，比如说它的可设计强，可以采用更少的涂层设计，结构减重效率更高，储氢密度更高，当然他有自己的劣势，内胆设计难度比III型瓶要高，内胆的模具成本要高，以及它的抗外部冲击能力要差，封头有渗漏，跟泄漏的问题。

  目前,国际上主要的标准包括国际标准以ISO-GTR13为主，欧盟的一些标准，中国颁布了对于三型瓶的GBT3544以及四型瓶的团标。美国是以DOT、SAE标准为主,日本有自己相应气瓶的标准。

  对于氢瓶在国外研发的进展，赵亮表示，国外对70兆帕氢气瓶研究是比较早的，它的应用相对成熟，主要研发机构包括日本的丰田，法国的佛吉亚，挪威的Hexagon，韩国的日进，以及美国的Quantum，目前产品以IV型瓶为主，五重量储氢率均在5%以上，已在氢燃料电池重卡与乘用车领域得到了广泛应用，少数产品采用的是III型瓶。

  “由于高压气态储氢瓶具有设备结构简单、压缩能耗低、重放速度快等优点，是极具商业应用前景的储氢方式。综合考虑压缩能耗、续航里程、基础设施建设和投资等因素，世界各国均将70兆帕高压气态储氢瓶列为发展目标和研究重点。”赵亮强调。

  国外的储氢瓶主要是以丰田、佛吉亚、hexagon、日进、Quantum为主，主要内胆材料有采用PE的，有采用PA的，重量储氢率均可以达到5%或比5%更高。

  国内的储氢瓶发展一直受到国家和科技部的重视，所以科技部从“十五”、“十一五”、“十二五”以及“十三五”都有国家重大专项的支持，国内通过产学研用联合研发团队的连续攻关，我国的燃料电池电动汽车技术已经取得了重大的一个进展，从而支撑了北京冬奥会、北京奥运会、上海世博会以及UNDP，还有北京冬奥会的燃料电池客车的示范性运营活动。

  在国家发改委以及科技部的支持下，2008年科泰克在国内率先实现了35兆帕车用氢气瓶的量产，并进行了国内首次氢气瓶的枪击试验，国内首次的氢气瓶的火烧试验，以及科泰克在清华大学碰撞实验室做的碰撞试验。

  赵亮表示，2005年科泰克开始研究实际使用工况对氢气瓶的影响，再一次氢气瓶进行全方位的试验、检测，结果表明科泰克公司的高压储氢瓶的性能稳定以及可靠。使用三年的氢气瓶在它的水压性能、爆破性能等进行测试，发现科泰克的氢气瓶性能没有下降，说明这个氢气瓶是安全可靠的。

  从2016年开始燃油电池客车跟物流车的推广应用得到了快速的发展，主要以搭载III型瓶35兆帕氢气瓶为主，目前已成功开发出III型瓶70兆帕的氢气瓶，部分已经在样车和小批量车型得到了应用。

     据悉，科泰克的氢瓶已经在北京新能源的EU7氢电版、长安新能源的CS57氢电版，以及长安深蓝SL03的氢电版车型。这三款车已经进行了整车公告，并且深蓝SL03已经进行了小批量的生产。

 目前，70兆帕的IV型瓶研发主要是包括佛吉亚、科泰克、中材、天海、奥杨、国富氢能、中集等，目前，除了斯联达采用日本丰田的技术已经拿到了三期认证、试验报告、制造许可证，其他家都在向目标正在前进。

  北京科泰克是2003年依托于中国航空工业集团成立的公司，2006年、2008年、2011年、2015年、2018年以及2021年连续承担国家863以及重点研发计划课题，科泰克是研发型的技术企业，具备完整的生产资质，包括制造许可证，IATF-16949以及901的认证，并且是北京市专精特新“小巨人”企业。

  北京科泰克公司具有完整的氢气瓶设计以及周边产品的设计、生产、测试能力，包括氢气瓶设计、附件设计、系统设计、安装设计、可靠性设计以及供应设计、氢气瓶生产、氢气瓶测试以及试验设计的能力，能够完成多种规格氢气瓶的研制与生产，北京的研发中心和生产基地具有年产氢气瓶2万只的生产能力。

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  中国氢能与燃料电池汽车产业峰会 由全球领先的氢能与燃料电池汽车产业媒体---氢燃料电池汽车网MRHN.CN在京创办，并于2020年12月、2021年9月和2022年8月在北京成功举办过三届。

原文始发于微信公众号（氢燃料电池汽车网）：赵亮：科泰克车载储氢瓶已搭载于长安深蓝SL03氢电版和北汽新能源EU7氢电版等