引言

“黑色黃金”碳纖維具備低密度、高強高模、耐高溫等特性，同時擁有高導熱性、耐腐蝕、低熱膨脹系數等功能性優勢，因此成為航空航天、壓力容器、風電葉片、交通運輸、3C電子等領域的理想材料。氫能，資源豐富、低碳環保、燃燒值高，是21世紀最具發展潛力的綠色能源之一。在“雙碳”政策驅動下，綠色氫能正在成為全球能源轉型發展的重要載體，作為氫儲運的關鍵裝備，儲氫瓶市場規模不斷擴大，國內外碳纖維龍頭企業紛紛競逐氫儲運藍海，布局壓力容器應用市場，碳纖維在該領域的需求加速上升。

儲氫瓶的分類

儲氫瓶是氫燃料電池的核心存儲裝備，根據美國機械工程師協會(ASME)和國際標準化組織(ISO)的分類，壓力容器共分為5種類型，分別為I型全金屬氣瓶、Ⅱ型復合材料環向纏繞氣瓶、Ⅲ型復合材料全纏繞氣瓶、IV塑料內膽復合材料全纏繞氣瓶以及Ⅴ型無內膽復合材料全纏繞氣瓶。其中，I型、Ⅱ型瓶主要應用于固定式場景；Ⅲ型、IV型瓶因其輕質、高抗壓性、耐熱性等特點，可擴展到移動式車載應用中，二者均有35MPa和70MPa兩種規格型號，目前國內35 MPa碳纖維纏繞III瓶已實現產業化，對于IV型瓶的碳纖維纏繞工藝尚不成熟；V型瓶仍處于研發階段，未實現商業化。以下為各類儲氣瓶的性能比較及市場分布。

表1 儲氫瓶的分類及應用領域

纖維纏繞成型工藝

纖維纏繞工藝是儲氫瓶制備過程中的重要環節，主要分為濕法纏繞、干法纏繞和干濕法法纏繞。

1、濕法纏繞：首先將碳纖維絲束進行浸漬處理，再在張應力控制下直接纏繞于芯模上。該方法生產成本低，是高壓儲氫瓶最常見的纏繞工藝。但易出現樹脂滴漏問題，同時碳纖維和樹脂比例難調控，產品質量穩定性不高。

2、干法纏繞：以復合后的預浸帶為原料，在纏繞機上加熱軟化為粘流態，纏繞到芯模上。由于已形成預浸帶，基體與增強體中纖維比例控制良好，整體生產環境整潔，纏繞速度快。

3、干濕法纏繞：干法纏繞和濕法纏繞相結合，先將浸漬后的碳纖維進行烘干處理，再纏繞至芯模。該方法操作方便，制品中氣泡含量低。

儲氫瓶用碳纖維生產企業

（排名不分先后）

日本東麗：東麗作為全球領先的碳纖維制造商，在III型、IV型高壓儲氣瓶用碳纖維領域占據主導地位，其碳纖維產品型號包括T700、T800、T720等。

三菱化學：三菱化學為氫燃料汽車提供多種結構性輕質材料，應用于壓力容器和載體，其中就包括儲氫瓶用碳纖維Pyrofil™。

德國西格里：SGL是全球領先的碳素石墨材料及相關產品制造商，其碳纖維產品在航空航天、風電葉片及壓力容器等工業領域廣泛應用。其中，包括壓力容器用碳纖維SIGRAPREG®。

韓國曉星：針對車載壓力容器、加氫站及氫能運輸等市場對碳纖維需求的不斷增長，曉星繼續擴大碳纖維產能。今年2月，《曉星碳材料(江蘇)有限公司年產26400噸碳材料項目建設項目用地預審與選址意見書》在徐州新沂市自然資源和規劃局網站公示，標志著曉星開始布局中國碳纖維市場，瞄向國內儲氣瓶領域，預測將與國內碳纖維企業展開競爭。

臺灣臺塑：臺塑集團生產的PAN基碳纖維可與多種樹脂復合，制成不同類型的成品。公司用于Ⅲ型、IV型瓶的碳纖維包括TC36P-12K/24K、TC42S-12K/24K、TC780-12K/24K等。

光威復材：光威復材通過干濕法處理工藝生產的碳纖維產品可用于高壓氣瓶的制造，以滿足國產替代需求。目前，公司T700s/800s/1000級碳纖維在氫能領域都有應用。

吉林化纖：吉林化纖擁有單線效率最高、規格排號最全的碳纖維生產基地，已基本實現對軍工、空天、體育、汽車、壓力容器、風電等領域的全覆蓋。2022年，公司首條35K高壓氣瓶纏繞專用大絲束碳化線一次開車成功。

江蘇恒神：公司產品覆蓋航空、能源裝備、壓力容器、交通運輸、體育休閑等領域。采用恒神HF30F-24K/EM308TOWPREG預浸絲干法纏繞氫氣瓶，其纖維體積含量超過75%，產品質量穩定性高，同時具備生產優勢，可用于車載儲氫瓶。

上海石化：隨著48K大絲束碳纖維首套國產線順利開車，碳纖維儲氫瓶制造成本將進一步下降。同時，上海石化正自主研發碳纖維用于纏繞氣瓶的制造工藝技術，考慮形成一定規模的氣瓶生產能力。

中復神鷹：中復神鷹長期專注于高性能碳纖維研究，且優先布局壓力容器應用市場，與國內外各主要氣瓶廠家產生協同效應。目前公司產品在國內儲氫氣瓶領域占比已達80%，其T700級、T800級碳纖維均已應用在儲氫氣瓶領域，其中70 MPa III型瓶組被應用于國內唯一實現批量市場示范運營的氫燃料電池乘用車。

儲氫瓶用碳纖維市場

2022年全球碳纖維市場規模達到43.86億美元，同比增長29.0%，全球碳纖維需求為13.5萬噸，相比2021的11.8萬噸增長14.4%。在“雙碳”政策驅動下，壓力容器市場增長迅速，2022年全球壓力容器需求達到1.48萬噸，較去年增長34.5%，細分市場中占比11.0%，預計到2030年，全球壓力容器需求將超過8萬噸，增長趨勢強勁。

2022年3月，東麗2023-2025年中期管理計劃項目AP-G 2025發布，公司明確將進一步加強氫能領域（如高壓儲氣瓶、碳紙等）用碳纖維業務，持續擴大碳纖維及其復合材料業務板塊的投資并提高其預期營收。據東麗預測：2022-2025年壓力容器用碳纖維需求量年復合增長率將達到42%，2025年該領域碳纖維需求量突破2萬噸。

去年，中國氣瓶碳纖維用量約0.6萬噸，其中儲氫瓶占比接近一半，未來壓力容器用碳纖維的增長點也將出現在儲氫瓶市場。隨著國家大力推動氫燃料電池和汽車的發展，儲氫瓶領域潛力巨大，碳纖維在該領域的需求加速上漲。根據中汽協數據和德邦證券測算：截止到2022年底我國氫燃料電池車保有量約為1.23萬輛，根據規劃2025年目標達到5萬輛，年復合增長率接近60%。2025年，若儲氫氣瓶碳纖維需求量占比增至50%，則碳纖維需求量有望達1.27萬噸。

部分信息來源：《2022全球碳纖維復合材料市場報告》、艾邦復合材料網、復材云集、國盛證券、氫能技術前沿、上海市氫科學技術研究會、碳纖維及其復合材料技術