高壓氣態(tài)儲氫是目前最為成熟且廣泛應用的儲氫方式，主要通過高壓儲氣瓶來實現氫氣的儲存和釋放。根據材質的不同，目前以商業(yè)化的高壓儲氫瓶分為四種：全金屬氣瓶（Ⅰ型）、金屬內膽纖維環(huán)向纏繞氣瓶( Ⅱ型) 、金屬內膽纖維全纏繞氣瓶( Ⅲ型) 、非金屬內膽纖維全纏繞氣瓶( Ⅳ型)。
其中，以金屬/塑料作為內膽，外層使用碳纖維進行包覆的Ⅲ型、Ⅳ型氣瓶，在滿足儲氫瓶高安全性要求的同時，具有重容比小、單位質量儲氧密度高等優(yōu)點，目前已在氫燃料電池汽車上廣泛使用。
作為復合材料儲氫瓶的承力層，碳纖維是高壓儲氫瓶制造的關鍵材料，其成本和性能對儲氫瓶的成本和使用性能影響重大。根據美國能源局（DOE）的研究成果，碳纖維復合材料的成本占到儲氫瓶成本的 60%以上。未來，高性能低成本的大絲束將成為儲氫瓶用碳纖維的發(fā)展方向。
目前，高壓儲氫瓶用碳纖維主要采用 T700級及以上規(guī)格，從生產企業(yè)來看，日本和美國企業(yè)占據主導地位。不過，近年來國內碳纖維產業(yè)快速發(fā)展，目前中復神鷹、光威復材等國產碳纖維企業(yè)已開始進入高壓儲氫氣瓶市場，在大絲束碳纖維國產化方面也取得了新的進展。
隨著高壓儲氫瓶用碳纖維的需求不斷增長及國產碳纖維品質的不斷提升，該領域的碳纖維應用前景廣闊。預計2025 年國內氫氣瓶碳纖維總需求達0.56 萬噸，年復合增長率為82.9%，市場規(guī)模將達9.07 億元。
下面，我們來看一下目前儲氫瓶用碳纖維生產企業(yè)都有哪些。
一、東麗
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作為全球領先的碳纖維制造商，東麗生產的碳纖維長期占據了全球III型、IV型高壓儲氣瓶用碳纖維的主導地位，TORAYCA? 特有的輕質、高強度和高剛性使其非常適合用于高性能高壓儲氣罐，例如用于儲存氫氣的儲氣罐，型號主要有T700、T800、T720等。
https://www.cf-composites.toray/cn/markets/energy/fuelcell/pressure.html
圖 使用東麗高強高模T800SC-24000-10E的70MPa車用Type3儲氫瓶
二、帝人東邦
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帝人東邦特耐克絲是世界領先的碳纖維制造商，1975 年開始量產聚丙烯腈系碳纖維“TENAX”，產品廣泛應用于航空航天、汽車、土建工程、能源、醫(yī)療、體育用品等領域，在可再生能源領域的應用包括大型風力渦輪機葉片、輕質儲氫罐及管道的開發(fā)等。
https://www.teijincarbon.com/applications/energy
三、美國Zoltek
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Zoltek是全球領先的工業(yè)級大絲束碳纖維和碳纖維中間產品供應商，創(chuàng)立于1975年，2013年被東麗收購。其大絲束碳纖維PAN EX35在汽車工業(yè)、風能、土木工程、能源、體育用品、石油和天然氣、壓力容器等領域廣泛應用。
在壓力容器領域，在III型瓶應用上，由于PAN EX35碳纖維與標準模量航空級T300、T700級碳纖維相比，拉伸模量具有小幅度優(yōu)勢，且其絲束規(guī)格為50k，因此采用較少量纖維既能滿足高壓氣瓶所需高抗爆破強度。
而在IV型瓶應用上，PAN EX35碳纖維經過長絲纏繞工藝優(yōu)化，以及開發(fā)出專有配方提高了纖維分散性，可使纖維性能轉換率高達90-95%，顯著高于東麗T700轉化率的70-75%。
官網：https://zoltek.com/pan-based-carbon-fiber/
圖 Zoltek大絲束碳纖維PAN EX35主要性能指標
四、德國SGL
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西格里碳素是全球領先的碳素石墨材料及相關產品制造商之一，擁有從碳石墨產品到碳纖維及碳碳復合材料在內的完整生產線，碳纖維產品在汽車、航空航天、風能及壓力容器制造等許多工業(yè)領域廣泛應用。
西格里公司生產的碳纖維主要為PAN基碳纖維，而且以50K規(guī)格的大絲束碳纖維為主，按照碳纖維拉伸模量分為兩類，分別是標準模量碳纖維和先進模量碳纖維。
官網：https://www.sglcarbon.com/
圖 SGL 標準模量碳纖維和先進/高模量碳纖維牌號及性能
圖 采用SIGRAPREG?碳纖維預浸紗纏繞增強的壓力容器
五、臺塑集團
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臺塑碳纖維TAIRYFIL屬聚丙烯腈(PAN系)碳纖維，與樹脂親和性良好，可與各種熱固型、熱塑型樹脂結合制成碳纖維增強復合材料，尤其與環(huán)氧樹脂具有非常良好的黏合性及加工性，復合材料應用上可快速、任意成型制成各種成品，廣泛應用于風電葉片、汽車、電纜芯、高壓氣瓶、運動用品、建筑補強、抽油桿、碳碳復材、航天等領域。
用于CNG和氫氣的Ⅲ類和Ⅳ類壓力容器的碳纖維材料有TC36P-12K/24K、TC42S-12K/24K、TC780-12K/24K。
https://www.tairyfilcarbonfiber.com/pressure-vessels
圖 臺塑碳纖維TAIRYFIL產品規(guī)格及應用領域
六、上海石化
上海石化是國內較早研發(fā)碳纖維并進行產業(yè)化生產的企業(yè)，2012年開始生產12K小絲束碳纖維，2022年10月萬噸級48K大絲束碳纖維首套國產線開車成功。上海石化48K大絲束碳纖維的投產，有望推動儲氫成本的下降。
此外，上海石化還在自主研發(fā)碳纖維用于纏繞氣瓶的制造工藝技術，其中，35Mpa氣瓶已通過檢測，未來將考慮形成一定規(guī)模的氣瓶生產能力。同時，上海石化積極布局碳纖維在儲氫領域技術研發(fā)，包括三型、四型瓶相關技術的開發(fā)，都取得了較大突破。
七、韓國曉星
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曉星高新材料自2008年開始開發(fā)碳纖維，2010年成功研發(fā)出H2550型碳纖維，2013年實現量產高強度中彈性碳纖維“TANSOME?。目前，曉星規(guī)模化生產的H2550型碳纖維已廣泛應用高壓儲氣瓶、線芯材料、太陽能隔熱材料、體育用品等領域。
近兩年，為了應對車用儲能（車載壓力容器、加氫站、氫能源運輸等）市場對碳纖維需求的不斷增長，曉星不斷擴大碳纖維產能，計劃到2028年為止，將目前6,500噸規(guī)模的年產能提高到24,000噸（10條線）。
http://www.hyosungadvancedmaterials.com/cn/business/carbon_material.do
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2021年4月，曉星高新材料（株）與韓華思路信（株）簽署協(xié)議，約定從2021年起連續(xù)6年向對方供應用于加固氫燃料汽車燃料罐的高強度碳纖維，總規(guī)模約1,600億韓元；
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2021年5月，曉星宣布在全州工廠增設第三條 2,500 噸/年的生產線，到 2022年7 月，全州工廠碳纖維產能將達到 6,500 噸/年。此前，曉星于2020年將產量從2000噸/年擴大到4000噸/年；
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2022年3月，為滿足對生態(tài)友好型汽車燃料（如氫氣和天然氣）日益增長的儲存需求，曉星宣布將投資 469 億韓元將其位于全州的主要工廠的碳纖維年產能擴大 2500 噸至 9000 噸，新產線預計2023年4月投產；
八、三菱化學
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三菱化學是同時制造PAN基碳纖維、Pitch基碳纖維的制造商，提供包括超高強度(MR70 12P)、超高模量( K13D2U )產品在內的多種高質量碳纖維絲束，以及使用了碳纖維的中間材料及成型加工制品，實現了世界首屈一指的完整產業(yè)鏈。
在氫燃料汽車材料方面，三菱化學提供廣泛且種類繁多的結構性輕質材料和粘合劑，適用于CNG和氫燃料汽車壓力容器和載體，可滿足最苛刻的碰撞和機械性能要求，其中就包括儲氫罐用碳纖維Pyrofil?。
官網：https://www.m-chemical.co.jp/carbon-fiber/cn/case/pressure/
九、中復神鷹(688295)
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中復神鷹成立于2006年，是國內碳纖維行業(yè)的領導企業(yè)之一，系統(tǒng)掌握了T700級、T800級、M30級、M35級千噸級技術以及T1000級、M40級百噸級技術，在國內率先實現了干噴濕紡的關鍵技術突破和核心裝備自主化，建成了國內首條千噸級干噴濕紡碳纖維產業(yè)化生產線，產品廣泛應用于航空航天、壓力容器、碳碳復材、風電葉片、交通建設、體育休閑等領域。
在壓力容器方面，中復神鷹產品主要用于天然氣和氫氣儲罐、高壓儲氣罐、壓縮天然氣燃料罐、火箭發(fā)動機等領域，是國內最早布局車載儲氫瓶用碳纖維的企業(yè)，也是目前國內在車載儲氫瓶領域碳纖維供貨量最多的企業(yè)。
官網：http://www.zfsycf.com.cn/
十、光威復材（300699）
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威海光威復合材料股份有限公司成立于1992年，隸屬于威海光威集團，是致力于高性能碳纖維及復合材料研發(fā)和生產的高新技術企業(yè)。公司以高端裝備設計制造技術為支撐，形成了從原絲開始的碳纖維、織物、樹脂、高性能預浸材料、復合材料制品的完整產業(yè)鏈布局，是目前國內碳纖維行業(yè)生產品種齊全、生產技術先進、產業(yè)鏈完整的龍頭企業(yè)之一。
據悉，光威復材采用干濕法處理工藝進行生產的T700S/T800S級碳纖維，可用于生產儲氫瓶在內的高壓氣瓶、光伏用碳碳復材等產品，滿足國產替代需求。目前，光威復材已經開始向車載儲氫瓶企業(yè)供貨。
官網：https://www.gwcfc.com/index.php
十一、吉林化纖
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吉林化纖股份有限公司碳纖維現有原絲產能1.6萬噸/年、碳絲產能2000噸/年，目前正在建設碳纖維原絲及碳絲擴能項目，全部建成后原絲總產能5萬噸/年、碳絲總產能8000噸/年，碳纖維原絲產品規(guī)格涵蓋1K、3K、6K、12K、12S、24K、25K、35K、48K、50K等規(guī)格，特別是24K—50K大絲束的開發(fā)，實現了對軍工、航空航天、體育休閑、汽車、壓力容器、風電等各個領域的全覆蓋。
官網：http://www.jlhxjt.com/Home/Index
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2022年7月28日，吉林化纖首條35K高壓氣瓶纏繞專用大絲束碳化線一次開車成功開車成功，具有高比強度、高比模量、毛羽少等優(yōu)良特性，力學強度指標可達到行業(yè)領先的T700等級。該條碳化線單線年產能在3000噸以上，經優(yōu)化設計生產效率同比提高10%。
圖 吉林化纖35K高壓氣瓶纏繞專用大絲束碳化線開工
十二、長盛科技（原中安信）
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長盛（廊坊）科技有限公司始建于2011年，原名中安信科技有限公司，2021年重組，主要研發(fā)、生產碳纖維及其復合材料制品，產品已在高端技術裝備制造業(yè)、新能源汽車、壓力容器、高端體育用品等高端工業(yè)和民用領域得到廣泛應用。
目前已實現了ZA50X-12K/24K、ZA50G-12K/24K、ZA55X-12K/24K、ZA60X等高強碳纖維的穩(wěn)定批量生產，并具備生產ZA60X-12K和ZAM40X、ZAM35J、ZAM40J、ZAM46J、ZAM50J等高強高模石墨化碳纖維產品的能力，且ZA70G-12K和ZAM55J已實現工藝定型并開始工程化試制，全部產品基本覆蓋了國際同類高性能碳纖維產品系列，并且率先研發(fā)出ZA70G。
官網：http://www.csstgroup.com/
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1月12日上午，長盛科技與彼歐集團簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，就高性能碳纖維的長期供應建立合作，雙方還將共同開發(fā)新型纖維，進一步優(yōu)化高壓容器和氫氣應用集成存儲系統(tǒng)的生產技術。
十三、赫氏公司(Hexcel)
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赫氏是美國最大的碳纖維生產公司，也是美國軍工航空碳纖維的主要供應商。赫氏的 HexTow? 碳纖維，是世界最先進的航空航天和工業(yè)應用的首選碳纖維。工業(yè)應用領域，Hexcel碳纖維的新興市場是氫壓力容器和壓縮天然氣（CNG）罐。此外，Hexcel復合材料也被用于儲能系統(tǒng)，如飛輪。
官網：https://www.hexcel.com/
十四、恒神股份
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江蘇恒神股份有限公司創(chuàng)建于 2007 年，產品覆蓋從原絲、碳纖維、上漿劑、織物、液體樹脂、粘接劑、預浸料、碳纖維復合材料零件、航空復合材料結構件，廣泛用于民用航空、海洋裝備、風電、光伏、氫能壓力容器、軌道交通、汽車、建筑補強、體育休閑用品等領域。
江蘇恒神股份有限公司目前具有5條單線千噸級碳纖維生產線，可年產5000噸各類型碳纖維。產品型號包括高強碳纖維如：HF20系列（T300級）、HF30系列（T700級）、HF40系列（T800級）、HF50系列（T1000級）及高強高模HM系列。產品規(guī)格包括：1K、3K、6K、12K、24K和50K 等。
官網：https://www.hscarbonfibre.com/
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恒神股份在高交會展示了采用恒神HF30F-24K/EM308TOWPREG預浸絲干法纏繞氫氣瓶，具有纖維體積含量高（可達75%以上），產品質量波動小，產品一致性好，纏繞速度快，生產效率高，生產成本與濕法纏繞相當等優(yōu)勢，可用作乘用車、公交車、動車用氫氣瓶。
圖 恒神HF30F-24K/EM308TOWPREG預浸絲干法纏繞氫氣瓶應用
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原文始發(fā)于微信公眾號（艾邦復合材料網）：國內外14家儲氫瓶用碳纖維供應商介紹
