储氢技术迎来新突破，重塑国内能源构架，有望解决国内能源短缺！

近日，上海石化突破碳纤维储氢气瓶技术，这不仅积极推动了新材料与新能源的携手共进，更重要的是加快了氢能全产业链的布局，从而避免能源危机对我国产生的一系列影响。那么这项技术，到底有何亮点？以及储氢技术的重大突破，将为我国能源发展带来哪些重大意义呢？

氢能布局，储氢技术

氢元素是宇宙中最轻，含量最丰富的一号元素，其燃烧热值仅次于核燃料。但核燃料具有很强的放射性，一旦出现泄漏就会造成严重的核辐射，对周围环境产生巨大的影响。而氢能作为一种清洁，高效，可持续的能源，拥有其他清洁能源无法比拟的特点，因此氢能被誉为21世纪最具有发展潜力的清洁能源。可虽说氢能被人类寄予厚望，但当下最难解决的问题就是，如何建立起完整的氢能产业链，即生产，储存，运输，应用四大环节。其中储存是实现氢气高效利用的关键，也是制约氢气大规模发展的重要因素。

目前，主流的储氢方式有，高压气态，低温液态，固体储氢，有机氢化物储氢四种方式。其中高压储氢方式，具有设备结构简单，压缩氢气制备能耗低等优点，因此高压储氢在氢能储运方式中，占据主导地位。但储氢的材料，受到极大限制，几乎都是以钢瓶为主的储氢材料。其缺点在于，质量大，还易腐蚀。在冲放氢时，会缩短钢的疲劳寿命，导致瓶体出现裂纹。再加上氢的稳定性特别差，一旦泄露将会爆炸。

针对这些问题，科研人员研发出了碳纤维缠绕复合材料储氢气瓶，其原理就是利用碳纤维丝束浸在环氧树脂后，与铝合金或者高分子内胆进行缠绕，再将其固化成型脱模，从而使储氢气瓶具有质量轻，耐疲劳，抗高低温冲击，稳定性好等特点。可以说，碳纤维储氢气瓶的问世，推动了氢储运技术的发展，从而让氢能产业更成熟。

复合材料储氢气瓶发展

事实上，复合材料储氢气瓶发展始于20世纪50年代，因其具有质量轻，高强度等优良性能，被广泛应用于航空航天、火箭等重要领域。早期的复合高压气瓶主要是由，玻璃纤维，芳纶纤维等浸入树脂，缠绕在金属内胆上所制成的。直到60年代，才开始出现硼纤维和碳纤维增强复合材料。从70年代开始，美、日、德、韩开启了进一步研究。至于中国，由于受到碳纤维制约，发展比较缓慢。

碳纤维是一种，由有机纤维经过一系列热处理，转化成含碳量高于90%的无机高性能纤维。其质量是钢的四分之一，强度却是钢的7到10倍，且耐受2000度的高温，并具有抗腐蚀，抗疲劳等诸多优良性能，也被称之为“黑黄金”，“21世纪新材料之王”。按照力学性能进行分类，碳纤维又可以分为大丝束碳纤维和小丝束碳纤维，前者主要用于工业，后者应用于国防军工，航空航天，新能源等领域。

早在1880年，发明大王爱迪生在研究灯丝材料时，首次发现碳纤维材料，但在当时，碳纤维还不具备成为灯丝材料的特质，便索性放弃研究。直到1959年，美国UCC公司，研制出世界上最早上市的黏胶基碳纤维Thornel-25。从此碳纤维开始进入商业化阶段，虽说碳纤维是美国人发明，但却被日本捷足先登，占据了全球碳纤维行业的半壁江山。直到现在，日本依旧是最全球最大的碳纤维生产国，日本的三菱、东丽、东邦，这三家企业占据了全球丙烯腈基碳纤维市场份额的一半以上。

我国碳纤维行业发展

而我国在这一领域由于受到西方国家的技术封锁，发展相对缓慢。甚至在2005年以前，军需、民用碳纤维100%依赖于进口，完全处在被“卡脖子”的状态。我国为了打破这种受制于人的局面，设立了“863”碳纤维专项。

自此，国内碳纤维企业如雨后春笋般拔地而起，各种类型的超高强度碳纤维生产技术也不断被突破，中国碳纤维市场迅速壮大。在2009年，国内已经涌现出20多家，具备生产碳纤维T300标准的企业，我们完成了从0到1的突破。

此后，国内企业相继攻克了T700、T800级碳纤维生产的关键技术。如今，我国碳纤维企业仍然在不断攻克高性能碳纤维生产技术。2021年1月，国内首个48K大丝束碳纤维项目，在上海中石化开工建设，该项目投产后，将改变我国大丝束碳纤维依赖进口，长期供不应求的局面。随后在同年的9月8日，中国建材万吨碳纤维生产基地在西宁正式投产，项目总投资高达50亿，投产后，将进一步扩大中国在全球碳纤维行业的市场占比。

如今，随着国内高性能碳纤维关键技术的接连突破，进一步推动了氢储运技术的提升和储运成本的下降。此次上海石化碳纤维储氢气瓶技术的重大突破，就是最好的证明。根据2020年，我国发布《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》显示，当前我国氢气产能约每年4100万吨，产量约为3342吨，是世界第一产氢国。可以预见，我国一旦解决了氢储运技术难题，依靠如此大的氢气产能将有望重塑我国能源结构，并实现能源独立，届时中国在能源领域将不会受制于人。