1、氫能
(1)壓力容器
纖維纏繞氣瓶,被大量應用于壓力容器中,碳纖維纏繞氣瓶在氫氣的儲運中發揮重要的作用。碳纖維之所以被作為儲氫氣瓶纏繞的首選纖維材料,是因為碳纖維表面利于形成機械互鎖的表面粗糙度,同時還能和環氧樹脂做到增強結合,最大限度發揮碳纖維的力學性能,增加高壓儲氫氣瓶的穩定性。
單個儲氫瓶需要氫氣量約為5-6kg,平均每儲存1kg氫氣所需CFRP量為10kg,假設碳纖維材料在CFRP材料中占比60%,即單個儲氫瓶碳纖維用量約為33kg。據統計,截至2022年底,我國壓力容器目前碳纖維需求量約為1.5萬噸,碳纖維復合材料需求量為2.5萬噸(按碳纖維質量分數占比60%估算)。
國內高壓儲氫氣瓶碳纖維供應商主要有中復神鷹、上海石化、光威復材等。中復神鷹是目前國內唯一批量供貨車載儲氫瓶碳纖維的企業;上海石化擁有約23萬噸/年的制氫能力,建有兩套氫氣提純裝置,所產氫氣均符合國家氫燃料電池質量標準,目前上海石化正積極推進碳纖維用于纏繞氣瓶的制造工藝技術研發,已在金屬、非金屬內膽纖維全纏繞氣瓶方面取得突破性成果;光威復材采用干濕法生產的T700S級碳纖維可用于纏繞工藝生產(包括儲氫瓶在內)的高壓氣瓶。
國內碳纖維儲氫氣瓶的龍頭企業是中材科技蘇州有限公司,市場份額超過30%,年產能達到7-10萬只,型號覆蓋最全面,容量從1.5L到385L,壓力從35到70MPa的儲氫氣瓶均有涵蓋。去年6月,搭載該公司210L容量儲氫氣瓶的全國首臺商業化重卡亮相。
(2)燃料電池材料
由碳纖維做成的碳紙,是質子交換膜燃料電池中專用材料,主要作用是傳導電流,引導反應氣體從石墨板導流到觸媒層,并把反應水排除在觸媒層之外的一種材料。
2、風電領域
2022年7月全球風電巨頭維斯塔斯碳梁專利正式到期。隨著專利技術保護期即將到期,國內風電企業也在采用風電拉擠板技術積極研發碳纖維風電葉片,正在進行裝機測試。尤其國內葉片及復材企業將能夠運用拉擠工藝大批生產碳梁用于大型尤其海上風電葉片的制作。目前隨著生產裝備及技術逐漸成熟,通過產品驗證后即可進行批量化生產,為風電整機企業配套。
碳拉擠板采用的拉擠工藝在復合材料生產工藝中效率最高 ,制作葉片的時間只有灌注工藝的50%;取消大梁成型工序,節省大梁模具費用有效降低生產成本 ;纖維含量高, 質量穩定 ,連續成型易于自動化,適合大批量生產。是最適合進行風電葉片大梁制作的生產工藝,也是今后葉片主梁的發展趨勢。
3、光伏領域
2022年對光伏領域來說是跨越式發展的一年。在碳達峰碳中和大背景下,光伏裝機量持續增長,利用水平持續提升。光伏的迅猛發展也帶動了碳碳復材的量產。但由于去年上半年碳纖維等主體價格持續上漲,下游生產企業對碳纖維降本需求就顯得日益突出,雖然下半年碳纖維等主體原材料價格有下滑的趨勢。因此,后續二次回收碳纖維的再利用將會有潛在發展的機會。
此外,用于復合材料光伏邊框連接的碳纖維角碼,也在行業內逐步推廣使用。碳纖維復合材料角碼兼具了結構強度和耐腐蝕性,是對傳統螺接和鉚接的高質量替代。(來源:中國復材)
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