新型材料碳纖維被稱為“黑黃金”，在工業(yè)領域應用廣泛。由于它的生產工藝復雜，國內長期依賴進口。眼下這種局面發(fā)生了改變，中國石化10月13日宣布，我國首條大絲束碳纖維國產線，在上海成功投產，國內碳纖維市場迎來新的發(fā)展機遇。

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我國首條大絲束碳纖維國產線投產

在國內首個萬噸級大絲束碳纖維項目的生產線上，一根根碳纖維原絲通過噴絲板、氧化爐、碳化爐加工后，從白色變成了黑色碳纖維成品。在碳纖維行業(yè)內，通常將每束碳纖維根數(shù)大于4.8萬根的稱為大絲束碳纖維。

中國石化上海石化碳纖維事業(yè)部副總經理 李鵬：每一根絲束有4.8萬根纖維 ，每一根纖維只有頭發(fā)絲的1/7到1/8的直徑。

國內每束碳纖維基本處于1000根至1.2萬根之間，稱為小絲束。長期以來，我國碳纖維發(fā)展主要是在小絲束碳纖維方面實現(xiàn)了突破，但是由于小絲束碳纖維成本高，影響了下游企業(yè)應用碳纖維的積極性。而大絲束最大的優(yōu)勢就是實現(xiàn)生產低成本化。

目前中國石化研發(fā)試產的大絲束碳纖維，是一種含碳量在95%以上的高強度新型纖維材料。它的密度不到鋼的四分之一，強度卻是鋼的7至9倍，并且還具有耐腐蝕的特性。整個項目計劃于2024年全部建成投產，每年大絲束碳纖維產能1.2萬噸。

大絲束碳纖維儲氫瓶賽道已來

碳纖維是風電、高端裝備制造、新能源汽車等戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展的重要原材料，其中包括儲氫瓶。

在高壓氣態(tài)儲氫中，目前已商業(yè)化的高壓氫氣瓶分為四種（根據(jù)儲氫瓶材料不同進行劃分），分別為純鋼制金屬瓶（I型）、鋼制內膽纖維纏繞瓶（II型）、鋁內膽纖維纏繞瓶（III型）和塑料內膽纖維纏繞瓶（IV型）四種。

其中：1）I型瓶由金屬鋼組成，是目前四類瓶中重量最大、成本最低、工藝最簡單的，適用于壓力要求不高的固定應用場景；

2）II型瓶采用金屬鋼材質，外層纏繞玻璃纖維復合材料，材料包裹形式為采用箍圈式對瓶身進行包裹。II型瓶由于瓶身上有復合材料包裹，耐受壓力高于I型瓶，但也多應用于固定式能源提供等場景；

3）III型瓶內膽為金屬（通常為鋁合金），但厚度較II型瓶有減薄，外部進行了全瓶身的碳纖維復合材料纏繞，包裹形式為兩極鋪設或螺旋形鋪設。III型瓶重量輕、抗壓性能好、適用于氫燃料電池汽車等移動設備，目前主要的壓力規(guī)格為35MPa和70MPa兩種，國內現(xiàn)階段35MPa已實現(xiàn)量產；

4）IV型瓶內膽為塑料，瓶身全纏繞碳纖維復合材料，包裹采用兩極鋪設和螺旋形鋪設混合的形式。IV型瓶瓶壁厚度略薄于III型瓶，儲氣壓力則與之一致，主要包括35MPa和70MPa兩種規(guī)格型號，目前國外已投入商業(yè)化運用，如日本豐田的Mirai與韓國現(xiàn)代的Nexo均采用了IV型瓶，但國內技術仍有欠缺，尚未達到量產條件。IV型瓶也主要應用于氫燃料車等移動場景。

5）除此之外，目前國外正在研究V型儲氫瓶但尚未實現(xiàn)商業(yè)化，該氣瓶仍然使用碳纖維復合材料纏繞，但不使用任何內膽，國內針對V型瓶的研究仍是空白。

國內儲氫瓶市場逐漸向III型70Mpa和IV型70MPa過渡。無論哪一個類型，碳纖維復合材料纏繞都是重中之重，是儲氫瓶制造的關鍵原材料，其成本和性能對儲氫瓶的成本和使用性能影響重大。根據(jù)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。

當前國內儲氫瓶的平均售價在2-3萬元/支，對應單套車載供氫系統(tǒng)的成本在20萬上下，后續(xù)降本空間充足，降本主要是從材料替換等方面來實現(xiàn)。在關鍵材料碳纖維方面，目前日本、韓國等成熟的氫燃料電池車型中已經用上了大絲束碳纖維，而國內儲氫瓶市場中T700級小絲束碳纖維仍占據(jù)絕對主導，此次中石化國產大絲束性能的逐步提升以及配套研究的持續(xù)突破，使得大絲束有望在儲氫瓶這一細分場景中實現(xiàn)對小絲束的部分或全面替代，帶動儲氫瓶綜合成本的下降。(央視財經等)

來源：國際能源網(wǎng)/氫能匯

關鍵詞： 復合材料 中國石化