導 語

氫的高質量儲氫密度儲存，是實現氫能商業化應用不可逾越的一項重要技術瓶頸，直接影響著氫燃料電池汽車的高效性、經濟性與推廣價值。當前，日韓、歐美等多個國家已率先將Ⅳ型儲氫瓶量產應用于氫燃料電池汽車市場，質量儲氫密度可以達到5.5wt%以上;而國內受各類因素影響，市場應用仍以III型氣瓶為主，儲氫密度僅能達到3.9wt%。

然而，隨著氫燃料電池汽車市場規模化需求的不斷增加，國內標準法規的不斷完善，以及國內企業近幾年在IV型儲氫瓶技術上的蓄力突破，這一局面正在被改寫。

近日，未勢能源自主研發的第二代70MPa-57L Ⅳ型儲氫瓶取得突破性進展，質量儲氫密度達到6.1wt%，超過美國能源部(DOE)設定的2025年質量儲氫密度目標值5.5wt%，且優于當前國際市場主流品牌同類產品指標，達到世界領先水平，主要適用于氫燃料電池乘用車型車載儲氫系統。

(IV儲氫瓶產品效果圖)

同時，基于市場不同場景、不同客戶類型的應用需求，未勢能源IV型儲氫瓶全系產品規劃已在同步推進中，工作壓力覆蓋35MPa和70MPa，包括 70MPa-23L、35MPa-210L等不同規格型號的產品序列，部分商用車載IV型儲氫瓶質量儲氫密度指標可達到6.8wt%，且全系產品均已實現關鍵核心技術100%自主可控，關鍵原材料(如碳纖維)與核心配套部件(如瓶口閥、內膽等)實現100%國產化，綜合成本降低20%，且具備輕量化、長壽命、高安全等綜合性能優勢，并將于近期陸續發布，可提供定制化產品開發，廣泛適用于燃料電池乘用車、商用車(重型卡車、公交客車、冷鏈物流車)、船舶等多種場景及領域。

從技術角度而言，壓力越大對儲氫瓶及閥門等核心部件的整體性能要求越高，密封性能、滲透性能、極限溫度下涉氫性能、涉氫疲勞壽命、產品可靠性、安全性等關鍵技術也就越難實現。尤其，隨著氫燃料電池汽車示范場景與示范規模的不斷豐富擴大，產品實際應用場景的拓展，對IV型儲氫瓶的性能也提出了更高需求。

在IV型儲氫瓶的開發過程中，未勢能源基于客戶端不同工況環境應用需求，結合氫氣介質的特殊性與儲氫系統功能、結構等匹配特性，充分發揮儲氫領域關鍵技術研發優勢，通過大量的可行性設計方案和試驗驗證，聚焦“新材料、新技術、新工藝”的應用，陸續攻克IV型儲氫瓶多項關鍵技術難題。

攻關新材料開發，從源頭擺脫應用局限

未勢能源聚焦關鍵材料的開發與應用，聯合國內多家知名高校、科研院所、供應鏈伙伴等共同開展深度合作，重點針對塑料內膽原材料的氫阻隔性，內膽在泄放過程中容易產生的鼓包、屈曲、塌陷，航天級鋁合金的化學成分控制、熱處理狀態，碳纖維預浸帶的加工及配套樹脂的性能等共性技術“卡脖子”難題，逐層進行技術攻堅，從源頭擺脫核心材料進口、高昂成本帶來的應用局限。

目前，已陸續取得了包括內膽高分子原材料選型，高強度新型纖維預浸帶與配套樹脂配方等關鍵共性技術研發和應用驗證，從源頭上為儲氫氣瓶的力學優異性能、質量穩定性與國產化替代提供重要保障，具有重要的科學意義和工程應用價值。

創新結構設計，提升產品可靠性

新材料的選擇固然重要，但要真正體現儲氫瓶質量穩定性、一致性與適用性水平，必然離不開科學的結構設計。

(高壓儲氫氣瓶結構示意圖)

瓶口部位金屬閥座與閥門的轉接頭結構，摒棄常規繁雜的多部件結構設計，通過自主創新內膽、閥座密封結構與界面化設計，實現一體化“直連”。其中，金屬閥座采用輕量化結構設計，外觀曲線與內膽封頭曲線光滑連接，充分考慮外界沖擊時閥座與碳纖維復合材料的相互作用，做到防滑、防轉，并配合有限元分析軟件，在科學的安全系數下做到極致“輕量化”設計，重量較競品減輕40%，并創新高性能“密封”解決方案，降低了氫氣泄漏、滲透隱患，進一步提升了產品的安全性。

另外，在碳纖維鋪層設計方面，通過采用遺傳算法、仿真模擬軟件等科學設計方法，優化纏繞角度及鋪層順序，將碳纖維預浸帶的纖維強度、韌性發揮到最大化，確保儲氫瓶在氫燃料電池汽車整個生命運營周期的抗壓性與可靠性。

革新“干法纏繞”工藝，助力行業降本增效

基于新材料選型與新結構設計，未勢能源大膽創新全流程生產工藝設計，在內膽成型技術方面，采用目前國內較少應用的注塑-焊接工藝，使得內膽厚度均勻性、尺寸穩定性達到行業較高水準。

(干法纏繞示意圖)

同時，首創性的采用預浸帶“干法”纏繞工藝，產品性能指標的離散系數可控制在2%-3%，纏繞效率較濕法提高80%以上，固化時間縮短30%，疲勞測試壽命>44000次，在達到輕量化目標的同時，進一步確保碳纖維強度的發揮率、爆破強度和壓力循環壽命一致性，有效解決內膽褶皺、屈曲等關鍵問題，大幅提升質量儲氫密度、生產效率與質量，且纏繞過程無滴膠、漏膠等現象，生產環境更加友好，為后續規模化量產與市場供應，提供了有效的數據支撐與運營經驗。

目前，未勢能源自主開發的第二代IV型儲氫瓶系列，已陸續完成火燒試驗、耐久性試驗、使用性能試驗等多個關鍵試驗項目測試，生產線建設已進入尾聲，“三新”評審相關工作正在有序推動中。

這也是未勢能源聚焦氫能儲運領域，以“卡脖子”技術為突破口，繼70MPa儲氫閥門產品之后取得的又一重大科研創新成果，標志著未勢能源在儲氫技術領域，從產品開發到應用，已具備成套儲氫系統關鍵技術及核心部件設計、開發與制造能力，并將有助于未勢能源拓展產業鏈供應端與應用端布局，進一步滿足正在增長的高壓氫氣儲運市場需求，為行業客戶提供更專業、更優質、更具高性價比的解決方案，切實助推氫能儲氫裝備加速國產化替代，打開降本增效新空間。

當前，受益于氫燃料電池汽車示范城市群政策落地、冬奧會影響，我國正在向IV型過渡，且市場空間正在不斷增大。2023年，我國有望開始實施 IV 型儲氫瓶國家標準，或將成全球最大車載儲氫瓶市場，國產化勢在必行。在此過程中，如何通過技術攻堅，提升IV型儲氫瓶綜合性能，推動市場化降本與規模化應用，正在持續考驗整個行業。

在IV型儲氫瓶“烽煙”將起之際，未勢能源率先破解高質量儲氫密度難題，以切實成果推動產業鏈關鍵技術創新，助推國產化、產業化與市場化應用降本，無疑給正在邁入新發展階段的氫能產業與技術攻堅隊伍注入一劑強心針，氫能市場未來可期。