氢能是公认最环保的能源之一，对于氢元素的研究已经有上百年的历史，而将之作为洁净能源的应用研究也已经有几十年的时间。由于氢能易燃易爆，对使用场景的温度和压力有较高的要求，所以想要更便捷的使用氢能还需要更深入的研究和实验。储氢瓶是目前氢能应用的一种较为成功的方式，储氢瓶可以储存高压氢气，应用于汽车等交通工具当中。储氢瓶历经几十年，已经从I型发展到Ⅴ型，从全金属材质到无内胆复合材料全缠绕制成。
 
未来热塑性碳纤维是否可以改善储氢瓶产品的生产和加工？
　　
　　碳纤维储氢瓶性能优势明显，且可与芳纶纤维同时使用
　　
　　印度航空工程研究所近期公布了一项研究成果，在该项研究中对比分析了采用S-玻璃纤维、T700级碳纤维、芳纶纤维增强复合材料的IV型高压储氢瓶在70MPa工作压力下的结构行为。
　　
 
　　结果显示：S玻璃纤维IV型瓶变形量为10.873mm,T700级碳纤维IV型瓶变形量为10.176mm，KevlarIV型瓶变形量为1.0845mm；三者的弹性应变分别为0.26812、0.25658和0.073177。此外，S玻璃纤维IV型瓶的最大主应力为1105.9MPa，碳纤维IV型瓶的应力为1168.2 MPa， Kevlar IV型瓶的应力是1389.4MPa。研究指出，在应力和应变可接受的范围内，芳纶纤维是一种适用于氢气压力容器的材料。
　　
　　总结起来就是，在复合材料储氢瓶应用中，碳纤维复合材料的刚度更高，而芳纶纤维复合材料的韧性更好。当然这两种复合材料并不是水火不容的，反之可以通过合理的设计和组合，发挥出各自的优势，在碳纤维储氢瓶应用中兼顾刚度和韧性，既保障机械性能，又提升安全性能。
　　
 
　　碳纤维储氢瓶能够挽回“黑色黄金”跌价的颓势吗？
　　
　　碳纤维被誉为“黑色黄金”，可见其价值很高，同样对应的市场价格也处于高位，但是过去2年各项统计数据显示，“黑色黄金”正在贬值。这个问题，相信相关行业或碳纤维从业人员应该明白其中缘由。低端碳纤维产能井喷，而下游产业需求饱和，供大于求带来的后果就是碳纤维市场价格极速下降。当然，中高端碳纤维及复合材料的产能提升并不明显，市场价格并未有太大变化。
　　
 
　　数据显示，2022年全球碳纤维市场规模达到43.86亿美元，同比增长29.0%，全球碳纤维需求为13.5万吨，相比2021的11.8万吨增长14.4%。在“双碳”政策驱动下，压力容器市场增长迅速，2022年全球压力容器需求达到1.48万吨，较去年增长34.5%，细分市场中占比11.0%，预计到2030年，全球压力容器需求将超过8万吨，增长趋势强劲。
　　
　　2022年，中国气瓶碳纤维用量约0.6万吨，其中储氢瓶占比接近一半，未来压力容器用碳纤维的增长点也将出现在储氢瓶市场。随着国家大力推动氢燃料电池和汽车的发展，储氢瓶领域潜力巨大，碳纤维在该领域的需求加速上涨。数据显示，截止到2022年底我国氢燃料电池车保有量约为1.23万辆，根据规划2025年目标达到5万辆，年复合增长率接近60%。预计到2025年，若储氢气瓶碳纤维需求量占比增至50%，则碳纤维需求量有望达1.27万吨。
　　
　　未来几年，碳纤维储氢瓶的潜力巨大，低端碳纤维产能有的放矢，既缓和了“黑色黄金”的跌价颓势，又能促进氢能产业的极速发展，真正的实现双赢。
　　
 
　　未来热塑性碳纤维是否可以改善储氢瓶产品的生产和加工？
　　
　　低端碳纤维产能的释放有望解决国内碳纤维产业的困境，但这并不是长久之计，只有更全面的提升碳纤维技术，将中高端碳纤维的批量生产能力掌握在自己手里，才能在全球碳纤维市场占得先机。热塑性碳纤维可能是未来碳纤维产业发展的下一个重要方向，那热塑性碳纤维复合材料对于氢能利用是否会起到促进作用呢？
　　
　　热塑性碳纤维复合材料具备的性能优势：
　　
　　1、高强度重量比：碳纤维本身以其高强度重量比而闻名，将碳纤维与热塑性基体相结合增强了这一优势，使热塑性碳纤维复合材料对于航空航天和汽车工业等轻质材料和高强度至关重要的应用具有吸引力。 
　　
　　2、化学稳定性：热塑性树脂通常比热固性树脂表现出更好的耐化学品性，这使得热塑性碳纤维复合材料适用于需要接触刺激性化学品的应用，例如化学加工行业。 
　　
　　3、提高抗冲击性：与热固性树脂相比，热塑性树脂往往具有更好的抗冲击性和韧性，这使得热塑性碳纤维复合材料适用于抗冲击性至关重要的应用。
　　
　　4、快速制造：热塑性碳纤维复合材料的加工速度比热固性碳纤维复合材料更快，因为固化时间比后者更短，这一特性有利于需要快速生产周期和高吞吐量的行业。
　　
 
　　5、可焊接性：热塑性碳纤维复合材料可以使用各种焊接技术连接，例如超声波焊接或感应焊接，这种能力促进了组装过程并允许生产复杂的结构。
　　
　　6、可修复性：热塑性碳纤维复合材料通常比热固性碳纤维复合材料更容易修复，可以被加热、重塑或修补，从而可以在不影响材料整体性能的情况下进行现场修复。 
　　
　　7、可再加工性：热塑性碳纤维复合材料可以多次熔化和重整，而不会显着降低其机械性能，与通常发生不可逆固化反应的热固性碳纤维复合材料相比，这种可再加工性使它们更加环保且经济可行。 
　　
　　8、可回收性：热塑性碳纤维复合材料可以在其生命周期结束时回收，减少对环境的影响并有助于可持续使用。 
　　
 
　　热塑性碳纤维复合材料技术一旦成熟，可大批量制备，随之而来就是下游产业中对应的热塑性碳纤维零部件生产和加工技术的提升，这样才能拉动碳纤维回收产业的形成和成熟。这一套闭环形成后，很多原先的碳纤维产品将会得到一次质的提升，自然也包括碳纤维储氢瓶行业。不过以上闭环想要真正实现，得先解决热塑性碳纤维复合材料的瓶颈问题，智上新材料认为，千里之行，始于足下。智上新材料作为国内仅有的几家可独立完成热塑性碳纤维单向带制备的企业，我们的力量有限，想要推动国内碳纤维产业的升级，还需要更多的企业和组织加入进来。