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燃料电池汽车车载储氢瓶
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李卿云·头豹分析师
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行业定义
车载储氢瓶是燃料电池系统的关键零部件之一,作为燃料电池汽车的能量存储单元,用于为电堆的电化学反应储存和提供氢气。车载储氢技术的改进是燃料电池汽车发展的重中之重,其存储体积、轻量化程度、安全性能很大程度上影响了燃料电池汽车的续驶里程和安全运行。目前高压气态储氢是技术最为成熟的车载储氢方式,且已率先实现大规模商业化应用。
AI访谈
行业分类
从车载储氢瓶的氢气储存形态分类,车载储氢瓶可分为高压气态储氢瓶、低温液态储氢瓶、金属氢化物储氢瓶与有机液体储氢瓶。其中高压气态储氢瓶当前技术最为成熟,已率先实现大规模商业化应用。
AI访谈
行业特征
中国燃料电池汽车车载储氢瓶行业目前以高压气态储氢为主流技术路径,产品需满足安全、高效、低成本要求,技术壁垒较高。车载储氢瓶的核心材料是外层的碳纤维,生产技术为日本、美国垄断,国产化能力不足。从中国一众布局燃料电池汽车车载储氢系统的企业市场份额占比来看,车载储氢瓶行业格局正逐步从集中走向分散,由2019年头部企业平分市场转向不同梯队企业平分市场态势。
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发展历程

燃料电池汽车车载储氢瓶行业

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产业链分析
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行业规模
燃料电池汽车车载储氢瓶行业规模
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政策梳理
燃料电池汽车车载储氢瓶行业
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AI访谈
竞争格局
中国燃料电池汽车车载储氢瓶行业集中度目前较高,但呈逐年下降趋势。在中国一众布局车载储氢系统的企业中,已实现储氢瓶规模化应用的有国富氢能、京城股份、中材科技、奥扬科技等。其中2019-2021年出货量第一的企业国富氢能三年市场占比分别为51.3%、53.0%、35.6%,市场份额最高但呈逐年下降趋势。
AI访谈数据图表
摘要
车载储氢瓶是燃料电池系统的关键零部件之一,作为燃料电池汽车的能量存储单元,用于为电堆的电化学反应储存和提供氢气,其存储体积、轻量化程度、安全性能很大程度上影响了燃料电池汽车的续驶里程和安全运行。中国燃料电池汽车车载储氢瓶行业目前以高压气态储氢为主流技术路径,产品需满足安全、高效、低成本要求,技术壁垒较高。车载储氢瓶的核心材料是外层的碳纤维,生产技术为日本、美国垄断,国产化能力不足。从中国一众布局燃料电池汽车车载储氢系统的企业市场份额占比来看,车载储氢瓶行业格局正逐步从集中走向分散,由2019年头部企业平分市场转向不同梯队企业平分市场态势。燃料电池汽车车载储氢瓶产业链上游为原材料供应商与零部件供应商,主要原材料碳纤维依赖进口、零部件氢气瓶口阀国产化程度低是储氢瓶成本居高不下的重要原因;产业链中游为车载储氢瓶生产商,头部企业为国富氢能、中材科技与京城股份所属骨干企业天海工业;产业链下游为燃料电池汽车制造商,中国燃料电池汽车以商用车为主,乘用车占比较少,市场增长空间巨大。从市场需求口径测算,燃料电池汽车车载储氢瓶需求量整体呈上升趋势,预计2025年车载储氢瓶需求量有望突破17万支,2027年有望突破70万支,2022-2027年需求量的年均复合增长率为89.9%。
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燃料电池汽车车载储氢瓶是指用于存储氢气的容器,以供燃料电池汽车发动机使用。在车载储氢瓶的定义中,有几种不同的定义和标准,其中最常用的是UN R134和ISO 11439。 UN R134是指联合国的一项标准,该标准规定了车载储氢瓶的设计、制造和测试要求,包括材料选择、制造工艺、压力测试、渗漏测试等。该标准适用于纤维增强复合材料或金属储氢瓶,适用于储存氢气压力在350bar和700bar之间的燃料电池汽车。 ISO 11439是国际标准化组织的标准,该标准也规定了车载储氢瓶的设计、制造和测试要求,但与UN R134相比,ISO 11439更加严格,包括更高的渗漏测试要求和更复杂的制造工艺。该标准适用于金属储氢瓶,适用于储存氢气压力在250bar和700bar之间的燃料电池汽车。 此外,还有其他一些标准和定义,如美国国家标准ASME Section X,欧洲标准ECE R110等,它们也规定了车载储氢瓶的设计、制造和测试要求,但与UN R134和ISO 11439相比,它们更具有地区性和行业性。需要根据具体情况选择合适的标准和定义。
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车载储氢瓶是燃料电池系统的关键零部件之一,作为燃料电池汽车的能量存储单元,用于为电堆的电化学反应储存和提供氢气。车载储氢技术的改进是燃料电池汽车发展的重中之重,其存储体积、轻量化程度、安全性能很大程度上影响了燃料电池汽车的续驶里程和安全运行。目前高压气态储氢是技术最为成熟的车载储氢方式,且已率先实现大规模商业化应用。
[1]
1:http://news.10jqka.com.cn/field/sn/20220629/37017395.shtml
2:国富氢能招股说明书
行业分类
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Prompt
燃料电池汽车车载储氢瓶行业可以根据材料、储氢压力、容量和使用条件等多个标准进行分类。其中,最主流的分类标准是基于材料的分类。 根据材料不同,车载储氢瓶可以分为金属储氢瓶和复合材料储氢瓶两大类。 金属储氢瓶是指采用金属材料作为储氢容器的储氢瓶。金属储氢瓶主要有铝合金储氢瓶、钢制储氢瓶和钛合金储氢瓶等。这些储氢瓶具有高强度、较高的储氢密度、抗腐蚀性强等优点。但是,金属储氢瓶存在重量较重、容积小、易受热力学疲劳等缺点。同时,金属储氢瓶在储氢过程中会产生高温和高压,可能引发爆炸等安全隐患。 复合材料储氢瓶是指采用纤维增强塑料等复合材料作为储氢容器的储氢瓶。复合材料储氢瓶具有重量轻、储氢密度高、耐腐蚀性好等优点。同时,复合材料储氢瓶的设计也更加灵活,可以根据不同的需求进行定制。不过,复合材料储氢瓶也存在着成本较高、制造难度大、耐久性等问题。 总的来说,金属储氢瓶和复合材料储氢瓶的选择取决于具体应用场景和需求。在选择储氢瓶时,需要综合考虑储氢密度、重量、成本、使用寿命、安全性等因素。此外,在使用过程中,还需要注意储氢瓶的保养和维护,确保其正常运行和安全使用。 总之,燃料电池汽车车载储氢瓶行业是一个不断发展和创新的领域。未来,随着技术的进步和需求的增加,储氢瓶的分类标准和技术也会不断更新和完善,以满足市场的需求。
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从车载储氢瓶的氢气储存形态分类,车载储氢瓶可分为高压气态储氢瓶、低温液态储氢瓶、金属氢化物储氢瓶与有机液体储氢瓶。其中高压气态储氢瓶当前技术最为成熟,已率先实现大规模商业化应用。
燃料电池汽车车载储氢瓶分类
高压气态储氢瓶
高压气态储氢瓶当前技术成熟度最高且成本较低,是现阶段主要应用的车载储氢瓶,在行驶里程、行驶速度及加注时间等方面均能与柴汽油车相媲美。当前中国燃料电池汽车大多使用高压气态储氢瓶中的金属内胆碳纤维全缠绕气瓶(III型)和塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶(IV型),并以III型瓶为主。根据亚普股份相关技术人士分析,未来3-5年内车载储氢瓶将仍以高压气态储氢瓶为主,但将由III型35MPa储氢瓶向IV型70MPa储氢瓶过渡。
低温液态储氢瓶
低温液态储氢瓶储氢密度与纯度较高,适合长距离、大容量运输,但装置投资较大,能耗较高,目前在航空航天及大功率商用车领域得到应用,仅鸿达兴业、国富氢能、中科富海等部分企业在尝试低温液氢民用领域推广,过高的使用成本及安全法规问题限制了低温液态储氢技术的规模化应用。
金属氢化物储氢瓶
金属氢化物储氢瓶适用于对汽车运载重量不敏感领域,该技术利用过渡金属或稀土材料与氢反应,以金属氢化物形式吸附氢,然后加热氢化物释放氢,具有安全、稳定、易操作的优点。浙江大学成功开发了燃用氢-汽油混合燃料城市节能公共汽车,使用合金储氢材料,在汽油中掺入质量分数为4.5%的氢,使内燃机效率提高14%,节约汽油30%。日本丰田汽车公司采用储氢合金供氢方式,汽车时速高达150km/h,行驶距离超过300公里。尽管金属氢化物储氢瓶已有装车应用,但中国国内的该技术发展与德国、日本等先进水平存在较大差距,尚处于实验室阶段,距离商业化较远,是未来储运技术的重点攻关方向。
有机液体储氢瓶
有机液态储氢瓶储氢密度较高,但存在脱氢技术复杂、脱氢能耗大、脱氢催化剂技术亟待突破等技术瓶颈,成本较高且操作条件苛刻,尚未实现商业化应用。
[2]
1:https://www.gg-lb.com/asdisp2--38231-.html
2:https://www.leadleo.com/report/reading?id=61d7a49d65d14247a55e1861
3:https://m.ofweek.com/hydrogen/2022-07/ART-180821-8420-30567841.html
4:https://m.cls.cn/detail/893313
5:中科院宁波材料所特种纤维事业部,《碳纤维储氢技术与市场趋势探讨》;头豹研究院,《2021年中国高压气态储氢行业概览》;新思界网,《新能源汽车产销增长,利好车载储氢系统行业发展》;财联社,《氢能源专题策划四|车载储氢瓶需求年复合增长率预期超70% 未来3-5年将迎蓬勃发展》
中科院宁波材料所特种纤维事业部,《碳纤维储氢技术与市场趋势探讨》;头豹研究院,《2021年中国高压气态储氢行业概览》;新思界网,《新能源汽车产销增长,利好车载储氢系统行业发展》;财联社,《氢能源专题策划四|车载储氢瓶需求年复合增长率预期超70% 未来3-5年将迎蓬勃发展》
行业特征
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竞争环境、利润成本和准入门槛是中国燃料电池汽车车载储氢瓶行业的三个重要维度。 竞争环境:目前,中国燃料电池汽车车载储氢瓶行业的主要竞争对手包括日本的富士重工业、丰田汽车和本田汽车,韩国的现代汽车和起亚汽车,以及中国的北汽集团、比亚迪和广汽集团等企业。这些企业在技术研发、生产规模、品牌影响力等方面都具有一定的优势,形成了激烈的竞争局面。 利润成本:燃料电池汽车车载储氢瓶是燃料电池汽车的核心组成部分,其制造成本占整车制造成本的比例较高,需要大量的技术投入和生产设备。根据数据显示,目前燃料电池汽车车载储氢瓶的制造成本约为5万元/辆,而燃料电池汽车的售价往往高于传统燃油汽车,因此燃料电池汽车的利润空间相对较小。 准入门槛:燃料电池汽车车载储氢瓶的研发和生产需要大量的资金、技术和人才支持,因此准入门槛较高。目前,中国的燃料电池汽车车载储氢瓶产业主要由国有企业和民营企业共同组成,其中国有企业在技术研发和生产规模等方面具有一定的优势,但民营企业在创新和灵活性方面具有一定的优势。 综上所述,中国燃料电池汽车车载储氢瓶行业的竞争环境激烈,制造成本高,准入门槛较高。为了推动燃料电池汽车的发展,需要加强技术研发和人才培养,逐步降低制造成本,同时加强产业合作,提高行业整体竞争力。
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中国燃料电池汽车车载储氢瓶行业目前以高压气态储氢为主流技术路径,产品需满足安全、高效、低成本要求,技术壁垒较高。车载储氢瓶的核心材料是外层的碳纤维,生产技术为日本、美国垄断,国产化能力不足。从中国一众布局燃料电池汽车车载储氢系统的企业市场份额占比来看,车载储氢瓶行业格局正逐步从集中走向分散,由2019年头部企业平分市场转向不同梯队企业平分市场态势。
1
以高压气态储氢瓶为主流
当前中国车载储氢瓶行业以高压气态储氢为主流技术路径。
高压气态储氢瓶技术成熟,成本较低,目前商业化应用最广,在未来一段时间内将是中国燃料电池汽车装车应用的主流。但高压气态储氢存在安全隐患与体积容量比较低的缺陷,假若其他类型储氢瓶突破技术瓶颈与政策限制,高压气态储氢瓶的应用占比可能存在下降趋势。
2
技术壁垒高
燃料电池汽车车载储氢瓶需满足安全、高效、低成本要求,技术壁垒较高。
目前氢气储存技术的滞后限制了氢能在各类交通工具上的大规模应用,车载储氢技术的改进是未来氢燃料电池汽车发展的重点突破环节。由于氢的密度仅有水的万分之一,在所有元素中质量最轻,且常温常压环境下为气态,高密度储存氢的难度极大。同时氢气的储存和运输面临“氢脆现象”(指金属材料因为长时间在富氢环境中发生吸氢、氢渗等现象造成机械性能下降,从而发生脆断的现象)的考验,且氢气在空气中的体积浓度一旦介于4.0%-75.6%之间,遇火就会发生爆炸,因此安全系数较低。车载储氢瓶的生产制造面临种种考验,技术护城河较深。
3
核心材料国产化能力不足
车载储氢瓶的核心材料高端碳纤维国产化程度较低。
车载储氢瓶的核心技术主要在于外层的碳纤维,以35Mpa储氢系统为例,在年产量50万套的情况下,碳纤维成本占储氢系统总成本比例达62%。碳纤维作为储氢瓶核心材料之一,生产技术被日本、美国垄断。国内大多数碳纤维企业所提供产品以中低端碳纤维为主,高性能碳纤维供应能力不足。随着碳纤维行业集中度提升和龙头企业新生产线投放,高端产品研发能力将逐步改善。
4
行业格局由集中走向分散
中国燃料电池汽车车载储氢瓶行业集中度目前较高,但呈逐年下降趋势。
在中国一众布局车载储氢系统的企业中,车载储氢瓶市场占有率第一的头部企业国富氢能2019-2021年市场占比分别为51.3%、53.0%、35.6%,逐年略有下降,其他企业市场份额逐年增长,行业格局正逐步由集中走向分散。
[3]
1:https://www.chinaautoms.com/m/view.php?aid=10962
2:https://www.ccia.xin/zhuantibaogao/494.html
3:https://www.gg-fc.com/art-43279.html
4:https://www.gg-lb.com/asdisp2--38231-.html
5:http://news.10jqka.com.cn/field/sn/20220629/37017395.shtml
6:汽车总站网,《各种储氢技术的优劣和前景对比解析》;中国复合材料工业协会官网,《氢能源新材料行业深度报告—碳纤维》;高工氢电网,《车载储氢瓶需求大增,多方势力PK》;中科院宁波材料所特种纤维事业部,《碳纤维储氢技术与市场趋势探讨》;国富氢能招股说明书
汽车总站网,《各种储氢技术的优劣和前景对比解析》;中国复合材料工业协会官网,《氢能源新材料行业深度报告—碳纤维》;高工氢电网,《车载储氢瓶需求大增,多方势力PK》;中科院宁波材料所特种纤维事业部,《碳纤维储氢技术与市场趋势探讨》;国富氢能招股说明书
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