眾所周知，氫燃料電池汽車因其“零排放”特點正在逐步成為未來新能源汽車的主力軍。車載儲氫技術(shù)，作為氫燃料汽車發(fā)展過程中的關(guān)鍵一環(huán)，直接關(guān)系到燃料電池汽車的續(xù)航、成本與安全性，也是未來氫燃料電池車發(fā)展的重點突破環(huán)節(jié)。

目前，車載儲氫技術(shù)主要以“氫瓶”作為氫氣儲存容器，以高壓儲氫技術(shù)路線為主，日韓、美國以及歐洲等國家已率先將70Mpa Ⅳ型儲氫瓶批量化應(yīng)用于氫燃料電池汽車市場，國內(nèi)市場儲氫產(chǎn)業(yè)仍在使用III型鋁合金內(nèi)膽全纏繞氣瓶， 70MPa儲氫技術(shù)卻因技術(shù)瓶頸、法規(guī)限制、關(guān)鍵材料碳纖維依賴進(jìn)口及需求低迷、配套技術(shù)不達(dá)標(biāo)等因素而發(fā)展相對滯后。

“車用氫能IV型瓶實現(xiàn)國內(nèi)生產(chǎn)”一直是燃料電池產(chǎn)業(yè)的熱門話題。然而，隨著氫燃料電池汽車市場規(guī)?；枨蟮牟粩嘣黾?，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的不斷完善，以及國內(nèi)企業(yè)近年在70MPa儲氫技術(shù)上的蓄力突破，這一局面正在被改寫。

近日，未勢能源自主研發(fā)的70MPa Ⅳ型瓶在歐洲第三方測試機構(gòu)順利通過火燒試驗，性能標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)與歐盟接軌，為進(jìn)一步提升國內(nèi)車載儲氫裝備技術(shù)水平，提供了重要技術(shù)支撐。

據(jù)未勢能源儲氫系統(tǒng)開發(fā)部專家表示，為保證氫氣瓶的安全性、可靠性及基本性能，綜合考慮國內(nèi)外法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，在研發(fā)過程中需要進(jìn)行大量試驗，包括液壓爆破試驗、液壓循環(huán)試驗、極限溫度壓力循環(huán)試驗、加速應(yīng)力破裂試驗，跌落試驗、氫氣循環(huán)試驗、滲透試驗、火燒試驗、槍擊試驗、使用性能試驗、耐久性試驗等。

其中，火燒試驗是車用壓縮氫氣塑料內(nèi)膽全纏繞氣瓶標(biāo)準(zhǔn)中的一項重要型式試驗項目，也是為了保證儲氫氣瓶及安全裝置在氫燃料電池汽車整個生命周期，以及在火災(zāi)條件下能夠安全、可靠運行的必要手段之一。

該試驗瓶為未勢能源自主研發(fā)的70MPa Ⅳ型瓶，在瓶內(nèi)充裝氣態(tài)氫氣介質(zhì)狀態(tài)下，通過外部火燒試驗裝置，有效模擬氣瓶在整車火災(zāi)發(fā)生時的情景，驗證氣瓶受到燒灼時內(nèi)部壓力、溫升及瓶口閥應(yīng)急泄放的性能表現(xiàn)。

同時，為保證纖維高壓儲氫氣瓶在火燒條件下的安全性，未勢能源按照國際歐盟認(rèn)證要求，從著火位置、火焰溫度等多方面逐一進(jìn)行了驗證。

圖一：火燒試驗氣瓶及火燒系統(tǒng)布置圖

圖二：火燒試驗過程

試驗過程顯示，在火燒環(huán)境下，未勢能源70Mpa IV型儲氫瓶內(nèi)部壓力保持在70 MPa，壓力值基本無變化，未勢能源自主研發(fā)的瓶口閥內(nèi)置的TPRD在球泡溫度達(dá)到110°C時被激活，氣瓶內(nèi)壓力短時間內(nèi)由70MPa急速下降到1MPa以下，瓶內(nèi)氣體得到安全釋放，氣瓶表面纖維及內(nèi)膽密封結(jié)構(gòu)無任何破裂跡象，且氣瓶安全相關(guān)功能在整個防火試驗中得到完整保留。

圖三：火燒試驗后氣瓶狀態(tài)

試驗結(jié)果證明，未勢能源自主研發(fā)的70Mpa IV型儲氫瓶，整體關(guān)鍵數(shù)據(jù)指標(biāo)均達(dá)到預(yù)期設(shè)計要求，且兼具高安全性、高可靠性、高能效性等技術(shù)優(yōu)勢，完全滿足國際EC79認(rèn)證使用要求。

未勢能源70Mpa IV型儲氫瓶通過自主內(nèi)膽-閥座密封結(jié)構(gòu)設(shè)計、輕量化金屬閥座結(jié)構(gòu)設(shè)計，以及創(chuàng)新內(nèi)膽成型工藝、改性內(nèi)膽材料，有效解決滲透性、內(nèi)膽褶皺、屈曲等關(guān)鍵問題，密封結(jié)構(gòu)更加安全、可靠，閥座重量較國際市場主流產(chǎn)品減輕40%。

此外，通過創(chuàng)新型纖維層鋪層設(shè)計理念，采用革新性干法纏繞工藝，大幅提升纖維強度發(fā)揮率、爆破強度和壓力循環(huán)壽命一致性，較濕法纏繞其復(fù)材用量減少15%，固化時間縮短30%，充裝壽命≥15000 次，為氫燃料電池汽車輕量化車載供氫系統(tǒng)提供了新選擇。

目前，按照國際歐盟EC79認(rèn)證要求，該產(chǎn)品還陸續(xù)通過了氫循環(huán)試驗、滲透試驗等多個關(guān)鍵試驗項目測試，已進(jìn)入量產(chǎn)前最后測試階段，生產(chǎn)制造工作也在初步啟動中，并將于2021年底批量化出口歐洲，為進(jìn)一步促進(jìn)國內(nèi)70MPaIV型高壓儲氫瓶的商業(yè)化應(yīng)用及大幅降本，提供了重要技術(shù)支撐，將有望填補自主品牌IV型儲氫氣瓶在國際氫能產(chǎn)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的一項關(guān)鍵空白。