2021年5月8日，沈陽斯林達安科新技術有限公司成功獲得國內第一張車用Ⅳ型儲氫瓶（即塑料內膽纖維纏繞瓶）特種設備制造許可證，中國車用儲氫瓶從此進入Ⅳ型時代。憑借優異的抗氫脆腐蝕性、更輕的質量、更低的成本及更高的質量儲氫密度與循環壽命，IV型儲氫瓶已成為燃料電池汽車行業的“新寵”。日本、韓國、法國與挪威等國的Ⅳ型儲氫瓶均已量產，而中國還處于起步階段，Ⅳ型儲氫瓶行業加速發展對于中國燃料電池乘用車領域意義重大。
一、Ⅳ型儲氫瓶行業加快發展十分必要
Ⅳ型儲氫瓶市場前景十分廣闊。2020年10月，中國汽車工程學會牽頭修訂編制的《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》對氫燃料電池汽車的發展做出進一步規劃，2025年規劃氫能源車保有量達到10萬輛，在2030-2035年期間實現氫燃料能源汽車保有量100萬輛。整個氫燃料電池汽車產業鏈，除了燃料電池堆作為關鍵裝備外，儲氫瓶的應用推廣將是氫能汽車商業化發展的重要突破口。在全球范圍內廣受認可的Ⅳ型儲氫瓶非常符合中國要求的安全、先進和高成本效益的氫能源轉型趨勢。同時，中國政府提出要在2030年實現碳達峰、2060年實現碳中和，這也給予Ⅳ型儲氫瓶在未來低碳化出行方式轉型提供了強有力的支撐。
Ⅳ型儲氫瓶優勢明顯，符合未來氫能產業發展要求。目前，在國內應用較多的是III型儲氫瓶（鋁內膽纖維纏繞瓶），在國外應用較多的是Ⅳ型儲氫瓶。Ⅳ型瓶優勢更明顯：一是從技術上來講，其采用非金屬內膽，具有優異的抗氫脆腐蝕能力，相對金屬內膽的III型瓶更具安全優勢；在通過相同外徑、容積和壓力（70MPa）條件下，Ⅳ型儲氫瓶儲氫密度可以達到5.5%，高于III型瓶的3.9%；成品重量為48KG，比III型瓶輕22.5%；二是從經濟性上來講，Ⅳ型儲氫瓶制造成本只有III型瓶的63.5%，而且其由于內膽為塑料，不易疲勞失效，使用壽命較長，進一步降低了消費成本。車載儲氫系統的發展趨勢為安全、高儲氫密度、輕量化、低成本、成壽命，因此III型瓶向Ⅳ型瓶轉變是符合未來氫能產業發展要求的，Ⅳ型瓶也將會成為氫燃料電池乘用車的首選儲能裝備。
Ⅳ型儲氫瓶團體標準已經發布，國內儲氫瓶產業化落地將逐步加快。2020年10月8日，《車用壓縮氫氣塑料內膽碳纖維全纏繞氣瓶》團體標準正式實施。該標準主要規定了車用壓縮氫氣塑料內膽碳纖維全纏繞氣瓶的型式和參數、技術指標等要求，比如公稱工作壓力不超過70MPa、公稱容積不大于450L、貯存介質為壓縮氫氣、工作溫度不低于-40℃且不高于85℃等，具體參數要求與國際先進標準已經相近。團體標準發布后，將加快國內IV型儲氫瓶的技術研發和市場推廣，同時帶動國外相關技術在國內轉換和應用，進而推動國內儲氫瓶產業化落地。
二、中國IV型儲氫瓶產業存在的問題
法規、標準體系不健全，是國內IV型儲氫瓶推廣不力的深層原因。盡管《車用壓縮氫氣塑料內膽碳纖維全纏繞氣瓶》團體標準已正式實施，但產品及技術檢測、評價等諸多環節都缺乏相應的細致標準，如密封材料能否達到氣瓶的生命周期要求標準。同時中國IV型儲氫瓶的商業準入及產品認證放開較為緩慢，很多廠商目前沒有實質性的訂單，只是在做前期的市場鋪墊工作，對于IV型儲氫瓶推廣應用不利。與部分國家相比，中國IV型儲氫瓶產業布局相對滯后。挪威、日本、法國的多家公司已經做到IV型儲氫瓶的批量生產，并應用于各種車型（見下表）。中國企業已經開始紛紛布局IV型儲氫瓶的研發生產，雖然已經有沈陽斯林達獲得了制造許可，但整體而言，在IV型儲氫瓶生產及實際應用、關鍵技術和材料的研發、標準認證等方面，相對滯后。表 部分企業IV型儲氫瓶發展情況
產業鏈關鍵環節存在缺陷，導致國內市場缺乏有效供給。中國IV型儲氫瓶產業鏈關鍵環節還存在缺陷，之于國內氫能產業依然是一個“卡脖子”問題，導致國內市場缺乏有效供給。一是關鍵技術缺失，如金屬瓶口與塑料內膽兩種不同屬性材料的密封技術掌握在歐美日韓企業手中，中國企業如何尋求技術突破或規避專利是個問題。二是所需的關鍵材料都需要進口，如塑料、環氧樹脂、密封材料、碳纖維等，受限于國內基礎材料研究薄弱，能夠采購基礎材料進行合成的企業很少。三是制造工藝中的很多環節尚缺乏評價及檢測手段，如塑料內膽材料與氫相容評價、內膽成形無損檢測、微小泄漏量的高精度實時檢測等。四是國內氫燃料電池汽車擁有量很少，IV型儲氫瓶需求不旺盛，尚未實現在汽車上的實際應用。
三、推動中國IV型儲氫瓶發展的舉措
逐步推動制定一批IV型儲氫瓶國家標準，強化認證認可有效供給。首先，在已有的IV型儲氫瓶團體標準基礎上，加大國家標準的有效供給，逐步建立健全包括材料、設施要求、結構和工藝、試驗方法、包裝、運輸及存儲、檢測與評價等各細分領域的標準體系。第二，建立IV型儲氫瓶質量認證制度體系，促進新技術、新產品、新業態的成熟應用；支持一批技術有特色、服務有特色的專業儲氫瓶檢測檢驗認證機構發展，不斷滿足市場多樣化、個性化需求；未來應對標國際，促進IV型儲氫瓶合格評定結果的互認，推動國內產品“走出去”。納入整體氫能產業政策體系，推動行業發展。中國政府有關部門應從戰略、產業結構、科技、財政等方面，將IV型儲氫瓶研發生產、推廣應用納入到氫能產業政策支持體系。在國家重點研發計劃、專項行動、重點專項中，進一步明確IV型儲氫瓶研究內容及考核指標，推動共性關鍵技術的研發，強化扶持力度。同時，選取氫能源產業發展較快的地區實施IV型儲氫瓶應用試點示范工程，逐步發現并解決實際應用中的問題，探索商業應用模式，加快其在中國商業化的準入步伐。此外，有條件的地方政府可探索將IV型儲氫瓶核心技術研發、產品生產及應用作為財政補助及資金獎勵范疇，推動產品的推廣應用。強化合作力度和彌補產業鏈不足。相關企業要深度開展與科研院所、高等院校的產學研合作，突破核心技術、成型工藝、關鍵原材料制備等“卡脖子”問題，加快IV型儲氫瓶國產化的步伐。同時，應大力開展戰略合作和加強標準運作，強化核心技術積累和專利布局，避免遭遇國外的專利技術壁壘。此外，應加強對氫能產業政策和氫燃料汽車市場需求的研判，及時開發或拓展IV型儲氫瓶生產線項目，滿足市場需求的同時，迅速占領市場，強化供給能力。
（作者黃玉垚、高宏均來自賽迪工業和信息化研究院）
