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莫讓小閥門阻斷我國“氫”云路!

作者: 2022年03月07日 來源: 瀏覽量:
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雙碳目標下,氫能發展如火如荼,2021年以來,國內超過50個城市發布氫能產業規劃。目前氫能產業鏈中電堆、膜電極、雙極板等核心部件已基本完成國產化,但氫用閥門因其技術難度大,仍然存在”卡脖子”問題。氫能閥門主

雙碳目標下,氫能發展如火如荼,2021年以來,國內超過50個城市發布氫能產業規劃。目前氫能產業鏈中電堆、膜電極、雙極板等核心部件已基本完成國產化,但氫用閥門因其技術難度大,仍然存在”卡脖子”問題。

氫能閥門主要應用于三類場景:車載儲&供氫系統、燃料電池動力系統、氫氣制儲運加系統。三類場景對閥門的要求各不同,閥門的側重點也區別很大。但總體來說,氫用閥門技術要求嚴苛,國產化成為降本重點。

高壓加氫閥門:國內已有突破

高壓加氫安裝中的閥門,既有臨氫條件,又有非臨氫條件,既有高壓條件,又有非高壓條件,其研發難度相當高。研發國產高壓加氫閥門,不僅能降低閥門進口成本,還可以減少供貨周期,同時又能推進閥門行業的升級換代。事實上,我國目前一些閥門制造廠已具備研發高壓加氫閥門的才能和條件,而且在安裝(操作壓力8~10MPa)過程中上已有成功的應用。


儲氫瓶口閥要求更高

從產業鏈看,車載儲氫系統成為氫能車大規模商用的重要突破口。目前,量產氫能車采用的高壓氣態儲氫系統中,罐體材料和碳纖維原料都已實現國產化,但卻在看起來不起眼的瓶口加壓閥門卻成為“卡脖子”環節,相應的市場主要由加拿大GFI、意大利OMB和美國Luxfer等公司占據,國內企業僅有上海舜華等極少數企業有相應的技術,如果不能解決這塊兒技術短板,國內氫能的發展必然要嚴重受制于人。

瓶口閥作為高壓儲氫瓶關鍵部件,功能高度集中,包括降壓穩壓(儲氫瓶內氣壓35Mpa/70Mpa,燃料電池正常工作氣壓小于1Mpa)、高可靠密封性(氫分子小極易逃逸)、溫度壓力實時監測(氣瓶安全保障)、快速加氫(5分鐘內加滿兩個50L瓶)、自動手動泄壓(安全防護)。同時,閥門自身還需要避免金屬發生氫蝕氫脆,技術難度著實不小,擁有一定的進入門檻和技術壁壘。

目前在二級市場上做這一細分賽道的公司較少,其中有一家上市公司2019年在這方面進行了布局。這家公司就是南通神通新能源科技有限公司,是江蘇神通與航天科技集團技術團隊合資成立的。

據了解,該公司主營的氫用閥門目前是應用在車載儲氫和供氫系統、燃料電池動力系統兩大場景。其中在車載儲氫和供氫系統方面,公司已完成70MPa和35MPa產品閉環。

即便是早早布局氫用閥門的南通神通也表示,當前國內氫用閥件與國外還有一定的差距,如適用70MPa儲氫罐(商用主流)壓力閥在國內基本上沒有產品;同時,由于試驗周期較短,35MPa的可靠性與國外產品存在差距。國內在氫用閥件方面還未形成相應的設計、檢查與試驗標準,可見國產壓力閥仍在研發測試階段。

國內閥門企業入局氫閥門

盡管國內氫能閥門的“卡脖子”問題較為突出,但是國內閥門企業也沒有放棄入局氫能,目前國內閥門企業開始進軍氫能的也有不少。

富瑞特裝氫閥研發的技術和產品主要包括:燃料電池電堆用閥門、35MPa供氫系統用閥門設計優化/70MPa供氫系統用閥門、35MPa加氫站用閥門設計優化/70/100MPa加氫站用閥門及液氫閥門設計開發等;此外,杭氧股份已開展氫能源相關業務;紐威股份在液氫閥門方面做了大量技術儲備;航天晨光布局航天領域氫閥產品...據氫能匯不完全統計,目前已有13個閥門企業開始入局氫能。


具體情況如下表:



氫用閥門國產化正在提速

國產替代進口的機會在哪里?神通新能源總經理孫明民認為有四點:(1)基礎研究差距逐步縮小;(2)很多優秀的基礎工藝、材料大量引入國內;(3)國產品牌的自身優勢:性價比、服務、供貨周期;(4)重點產業解決供應鏈卡脖子問題的硬性需求。

氫用閥門的國產替代之路道阻且長

據神通新能源總經理孫明民,目前氫用閥門應用問題包括:

1、傳統閥門的動作機構在氫用壓力等級(35~90MPa)下失效;

2、在超高壓工況下,密封設計技術無法實現氫氣密封;

3、氫氣的“腐蝕性”會使金屬材料發生氫脆(斷裂韌性急劇下降),導致故障;

4、傳統的高壓閥門無法滿足車載系統復雜工況。據工信部《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》,單臺載重3.5噸的燃料電池物流車制造成本約為80萬~100萬元,對應閥門成本為6萬~7萬元。而在加氫設備中閥門同樣重要,據AhmadMayyas等人的加氫站制造競爭力分析(2019),加氫系統設備成本中最主要的為閥門和計量儀表等,接近設備成本的60%。

業內預計,2021-2025年國內車載儲氫瓶新增市場需求年均增速達到78%,中國將成為全球最大車載儲氫瓶市場。隨著以京城股份為代表的儲氫瓶企業產品由III型35MPa向IV型70MPa升級以及未來向低溫液態儲氫發展,瓶口閥技術成為需要不斷突破的“卡脖子”領域,上海舜華等行業龍頭將迎來機遇。(來源:國際能源網/氫能匯)

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