氫能將要面對的市場推廣問題——儲氫瓶篇

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編者按：氫能和燃料電池的發展需要來自供給端的技術進步、配套條件改善和成本變化等動態信息，也需要對各國、各地政策的跟蹤，了解產業的外部驅動力，需要我們在產業鏈、政府部門、資本市場及消費者之間建立良好的溝通機制。

同時，我們也需要關注來自市場對氫能發展的聲音，回答來自市場端消費者關心和顧慮的問題，幫助消費者提升對氫能的理解，建立市場對氫能產業發展的信心。

銘沨是來自汽車文化領域一名優秀的攝影師，因為長期在消費一線，所以，能夠近距離傾聽到來自市場車友們的聲音，并希望通過《產業觀察者》給予市場更多專業的反饋。

本期是關于氫氣儲運安全的話題，在跟我對“氫脆”問題進行爭論后他的問題是：“IV型瓶毫無疑問將會成為儲氫的主要路徑，但是如何讓消費者接受呢？”我們對他這個市場化聲音進行討論，銘沨整理了有關儲氫瓶安全方面的回應。

如果您有補充內容，或更多關于氫能發展的疑問，請給我們留言，我們希望更多的人參與到氫能及燃料電池汽車產業化的討論中來。

——鄭賢玲

氫能將要面對的市場推廣問題——儲氫瓶篇

寫這篇文章之前，其實本意并不是一篇想講市場推廣方向相關的文章，畢竟我本身也不是推廣營銷的行家，本來最早是和鄭總商量是面對廣大消費市場寫一篇儲氫相關的科普文章，一方面是想從細節開始梳理我個人對氫能產業的分類了解，另一方面也是想深入了解一下儲氫的相關技術，擴大對氫能基礎知識認知的市場范圍。

但在讀了一些行業專家和協會出版的相關書籍之后，我雖然對儲氫罐有了稍許了解，卻在文章上卻開始犯難了，由于我個人能力有限，如果要將儲氫罐的產業鏈用文字梳理一遍，我并不覺得能有專家介紹的那么精彩，充其量將這些文章加上部分自己的文字謄抄一遍，這自然不是我想要做的事情，一時間我就被這個題材給卡住，有點進退兩難了。

偶然幾次在和朋友聊天時，我發現了一個問題，雖然目前有很多專業的平臺和專家都在氫能相關知識以科普文章的方式進行推廣，但是由于專業性太強，受眾面極其狹窄，對于一般消費者來說很難起到有效的科普和引導作用，故此我才突然想到換一種方式來溝通，如何將氫能有效地推廣給消費者，并且其中可能會面對的問題，嘗試一下做一個提出問題的人。

“IV型瓶毫無疑問將會成為儲氫的主要路徑，但是如何讓消費者接受呢？”

可能很多專家在看到這個問題都會嗤之一笑，甚至為了這個問題，我還被鄭總“教育”了一頓，但是拋開專業程度不提，這個問題其實是從很多朋友問我的問題中我個人延伸出來的一個問題。

幾乎每次和朋友討論到氫能時，安全都是一個繞不開的話題，燃料電池車型遲早有一天會直面消費者，我們也不可能一直通過商用車和特種車型來為燃料電池埋單，消費者在選擇消費產品時，除了經濟性和功能性，安全性也是非常重要的選擇指標。

而目前為止，消費市場對于氫能的安全性可以說既缺乏認知，也缺乏信心，特別是在當下還有某些渠道通過安全性來對氫能提出質疑的當下，通過提高消費者對產品安全性的了解是構建消費信心的重要方式，而且當“不安全”的概念深入人心之后，再想要去扭轉觀念就會愈加困難。

那為什么我要將IV型瓶單獨拿出來說呢？汽車行業的朋友可能會對一些現象和事件有所記憶和了解，舉個例子，至今還有不少汽車消費者認為越“硬”的車身越安全，那些有足夠潰縮區和吸能區的設計反而是不安全的“脆皮”產品，所以到現在為止在汽車消費市場都有日系沒有德系和美系安全的認知，但是我們不論是從中保研的碰撞測試結果還是美國的IIHS結果都能看出一個共同點，并不是消費者認知的越“硬”越好。

當然這里并不是為了給日系正名，不乏部分日系車型也存在安全隱患。其實安全和哪國生產的車沒有太大的關系，更多是設計和生產工藝的結合帶來的影響。這篇文章也并不是給汽車消費者的消費指南，我們也不能要求每個消費者都去主動提升自己的認知和觀念再來消費，只是想說雖然目前已經很難查到這個觀念的出處，近些年也有不少專家學者和自媒體對相關的技術進行了充分的科普，但是無疑這個觀念不論是早期還是現如今的汽車消費市場都還保有一定的影響力。

截至2022年8月中保研碰撞測試排名前十名車型（來源：中保研官網）

截至2022年8月中保研碰撞測試排名后十名車型（來源：中保研官網）

在Google搜索日系車安全性的關鍵詞可以看到這個話題已經存在多年。

還是回到儲氫瓶的話題上來，我們引入第一個氫能專業的概念——氫脆。全球每年有7000多萬噸的氫氣產能，其中中國就有3300萬噸，過去氫氣主要用作工業原料、還原劑，作為能源只是在航天動力上應用，所以，氫氣的儲存對設備的重量要求并不高，工業用氫一般都是用細長厚壁的鋼瓶來儲存，采用厚壁主要是因為氫氣與金屬接觸容易產生氫脆，所以，需要用比較厚的鋼材來防止氣瓶產生裂紋。

氫能將要面對的市場推廣問題——儲氫瓶篇

我們先百度一下“氫脆”吧。

“氫脆是溶于鋼中的氫，聚合為氫分子，造成應力集中，超過鋼的強度極限，在鋼內部形成細小的裂紋，又稱白點。氫脆只可防，不可治。氫脆一經產生，就消除不了。在材料的冶煉過程和零件的制造與裝配過程（如電鍍、焊接）中進入鋼材內部的微量氫(10的負6次方量級)在內部殘余的或外加的應力作用下導致材料脆化甚至開裂。”

產生氫脆的主要原因有：

（1）在金屬凝固的過程中，溶入其中的氫沒能及時釋放出來，向金屬中缺陷附近擴散，到室溫時原子氫在缺陷處結合成分子氫并不斷聚集，從而產生巨大的內壓力，使金屬發生裂紋。

（2）在石油工業的加氫裂解爐里，工作溫度為300-500度，氫氣壓力高達幾十個到上百個大氣壓力，這時氫可滲入鋼中與碳發生化學反應生成甲烷。甲烷氣泡可在鋼中夾雜物或晶界等場所成核，長大，并產生高壓導致鋼材損傷。

（3)在應力作用下，固溶在金屬中的氫也可能引起氫脆。

（4）某些金屬與氫有較大的親和力，過飽和氫與這種金屬原子易結合生成氫化物，或在外力作用下應力集中區聚集的高濃度的氫與該種金屬原子結合生成氫化物。等等。

如果氫氣用作能源特別是用于車用動力是不能用厚壁細管的儲氫瓶來解決氫脆問題的，我們需要引入第二個專有名詞——臨氫材料。也就是儲氫容器與氫氣接觸面的材料，需要通過改變臨氫材料來防止氫脆對儲氫瓶的破壞和腐蝕。

另外，氫氣作為能源需要解決能量密度的問題，常溫常壓下，氫氣在單位體積中的能量密度非常小，也就是說無論是運輸氫氣的效率還是車載儲氫瓶的容量都需要用高壓或者低溫來解決氫氣的能量密度問題，厚壁固然也是提高儲氫壓力的一種方法，但這樣會導致運氫或儲氫設備太重，使得運輸效率下降，所以，作為工業用的鋼瓶是不適合用于氫氣的儲運的。

全球大部分國家采用的是高壓儲運，包括氫氣運輸的長管拖車、加氫站儲氫瓶和燃料電池汽車上的儲氫罐。目前，運氫的長管拖車國內采用的標準是20兆帕，國外采用的52兆帕；站內儲氫國內最高達到99兆帕，國外達到103兆帕；車載儲氫瓶國內標準采用的是35兆帕，國外70兆帕。

前面講“氫脆”概念涉及到“臨氫材料”，目前采用的是鋁制內膽和樹脂內膽兩種方案。那么涉及到儲氫容器的重量我們還需要引入第三個概念——碳纖維材料。碳纖維是一種高強度、低質量的新興材料，其單位體積的密度是鋼材的22%，但強度卻達到鋁合金的四倍。

由于這些材料的組合不同，儲氫瓶的結構可以分為多種形式，我們在此引入第四個專業名稱——Ⅰ型瓶、Ⅱ型瓶、Ⅲ型瓶、Ⅳ型瓶。Ⅰ型瓶是指無縫鋼瓶；Ⅱ型瓶鋼內膽，纖維復合材料環向纏繞氣瓶；III型瓶是指無縫金屬內膽，纖維全纏繞氣瓶；IV型瓶指非金屬內膽，纖維全纏繞氣瓶。另外，國際市場已經開始研究內外都是碳纖維的V型瓶。

車載儲氫瓶和長管拖車基本上用的是III型瓶和IV型瓶，我們拋開其他的附件暫且不談，其最大的區別大家都知道是內膽材質上，從III型瓶的金屬內膽到IV型瓶的塑料內膽，業內的人大多都知道IV型瓶的塑料內膽并不是普通的塑料那么簡單，而且其初衷也是為了避免金屬產生的氫脆和降低儲氫瓶的重量等諸多原因，但是要讓消費者去接受金屬不如塑料安全的這個概念。我想通過銷售時再對氫脆，EVOH等概念進行科普，可能收效甚微。

特別是目前我國IV型瓶還并未普及甚至還沒有完善行業標準，如果乘用車的消費市場在IV型瓶普及之前打開，還會出現從III型瓶過渡到IV型瓶的階段，讓消費者認可IV型瓶的塑料內膽的安全性科普可能已經需要開始提上日程了，雖然乘用車的市場還沒有正式打開，但是這也只是一個過程而已，更不用提未來V型瓶的“去內膽”設計。

氫能將要面對的市場推廣問題——儲氫瓶篇

除了設備本身，氫氣儲運的核心技術還包括氫氣閥門和氫氣傳感器，因為氫氣本身有在工業與航空航天的應用，所以，閥門本身并不是現階段突破的技術，只是閥門的材料級密封性要求比較高，目前我國氫氣閥門大部分還依賴進口，但近期國內軍工技術開始在氫能民用市場應用，國產化比例在逐漸提升。

氫能傳感器主要是檢測壓力和濃度，氫氣一旦泄漏，車規級的傳感器對非常稀薄的氫氣就會在2秒鐘內做出反應，迅速報警。

自2014年至今年上半年，全球主要國家和企業銷售燃料電池汽車累計58736輛，至今沒有發生過一起燃料電池汽車安全事故。

作為燃料電池車型的重要部件，儲氫瓶的安全性無疑將會成為消費者關注的重點，現在氫能行業整體還處于起步階段，偶爾看到消費者不了解氫能，認為氫能不安全情有可原，畢竟作為能源，不論是石油，天然氣，電都存在安全隱患，氫作為一個全新的消費型能源，要讓消費者去接受其安全性，必然不是幾篇報告就能解決的問題，在氫真正進入消費市場前，有沒有必要對其進行一輪認知的普及呢？我想未雨綢繆總是好過臨渴掘井。

原文始發于微信公眾號（產業觀察者）：氫能將要面對的市場推廣問題——儲氫瓶篇

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