導(dǎo)語(yǔ) 2019 年全球碳纖維市場(chǎng)由風(fēng)電領(lǐng)域及航空航天領(lǐng)域提供主要需求增量,,這主要依賴于 Vestas 碳纖維風(fēng)電機(jī)組市場(chǎng)的快速拓展,、民航交付量的大幅提升、以及我國(guó)航空航天裝備的升級(jí)和放量,,未來(lái)這兩個(gè)領(lǐng)域仍有望維持較高增長(zhǎng),。長(zhǎng)期來(lái)看,汽車輕量化及氫燃料電池發(fā)展帶來(lái)的碳纖維市場(chǎng)空間巨大,,隨著成本方面及應(yīng)用方面問(wèn)題的突破解決,,碳纖維需求有望爆發(fā)增長(zhǎng)。下面,,我們將分別對(duì)各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行較詳細(xì)的分析,。 大尺寸化拉動(dòng)碳纖維需求 風(fēng)電葉片領(lǐng)域 低風(fēng)速風(fēng)場(chǎng)和海上風(fēng)電共同推進(jìn)葉片大型化發(fā)展 風(fēng)能作為一種最具成本優(yōu)勢(shì)的可再生能源近 10 年來(lái)在世界范圍內(nèi)取得了飛速發(fā)展,據(jù)世界風(fēng)能協(xié)會(huì)(WWEA)發(fā)布的最新新聞數(shù)據(jù)顯示,,截止 2019 年全球風(fēng)電裝機(jī)總量達(dá) 650GW,,較 2018 年增長(zhǎng) 10%,其中,,中國(guó)裝機(jī)數(shù)量高居榜首——超過(guò) 200GW,。2019 年全球新增風(fēng)電裝機(jī)容量為 60GW,較 2018 年增長(zhǎng) 19%,。根據(jù) GWEC 預(yù)測(cè),,2020 年至 2022 年新增風(fēng)電裝機(jī)容量將按 9%的年增長(zhǎng)率遞增。 隨著葉片的大型化,,使用高剛性,、高比強(qiáng)度、高比拉伸模量的材料制造決定葉片剛性的主梁非常必要,。傳統(tǒng)的葉片制造材料玻璃纖維復(fù)合材料無(wú)法滿足這些要求,,而碳纖維復(fù)合材料密度更低、強(qiáng)度更高,,是風(fēng)電葉片大型化,、輕量化的首選材料,。 出于成本考慮,碳纖維復(fù)合材料在葉片制造中主要用于梁帽,、葉根,、葉尖和蒙皮等關(guān)鍵部位,其中最主要的應(yīng)用部位是主梁帽,。近年,,隨著碳纖維價(jià)格走低,其在風(fēng)電葉片中的應(yīng)用部位有望增加,,從而帶動(dòng)需求量提升,。 2016 年以來(lái),低風(fēng)速風(fēng)場(chǎng)和海上風(fēng)電共同推進(jìn)了葉片的大型化發(fā)展,,加上碳纖維成本走低,,葉片復(fù)合材料工藝得到創(chuàng)新,風(fēng)電領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求大幅增長(zhǎng),。隨著風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)量穩(wěn)步增加以及大型化機(jī)組滲透率提升,,預(yù)計(jì)碳纖維在風(fēng)電領(lǐng)域的需求將持續(xù)增長(zhǎng)。 Vestas 引領(lǐng)風(fēng)電葉片進(jìn)入碳纖維時(shí)代 2015 年以前,,風(fēng)電葉片的碳纖維主要采用預(yù)浸料或織物的真空導(dǎo)入加工工藝,,部分采用小絲束碳纖維,因此平均價(jià)格較高,。2015 年后則主要采用大絲束碳纖維拉擠成型工藝,,成本明顯降低。能夠采用高效低成本高質(zhì)量的拉擠梁片要?dú)w功于 Vestas 在大梁結(jié)構(gòu)的革命性創(chuàng)新設(shè)計(jì),。Vestas 把原本為一個(gè)整體的主梁主體受力部分拆分為拉擠梁片標(biāo)準(zhǔn)件,,然后把這些標(biāo)準(zhǔn)件組裝成型。據(jù)賽奧碳纖維數(shù)據(jù),,2019 年 Vestas 風(fēng)機(jī)新增裝機(jī)容量 9.6GW,,以 18%的份額領(lǐng)先全球。 Vestas 的碳纖維復(fù)合材料主要由 Zoltek(被東麗收購(gòu)),、土耳其的 DowAska,、國(guó)內(nèi)的光威復(fù)材和江蘇澳盛以及中國(guó)臺(tái)灣的臺(tái)塑提供。2017 年國(guó)內(nèi)為 TPI 公司(Vestas 風(fēng)電葉片主要供應(yīng)商之一)等進(jìn)口的碳纖維量由2016年的2465 噸銳減至240噸纖維,,差額主要源于Vestas堅(jiān)定了使用大絲束拉擠成型工藝制備梁帽的路線,,使得碳纖維的供應(yīng)來(lái)源向國(guó)內(nèi)的光威復(fù)材和江蘇澳盛轉(zhuǎn)移。2018 年光威復(fù)材生產(chǎn)碳梁 5002 千米,,2019 年生產(chǎn) 6979 千米,同比增長(zhǎng)40%,。 Vestas,、Gamesa、GEC 等海外風(fēng)電制造企業(yè)已對(duì)碳纖維市場(chǎng)有了較成功的開(kāi)拓,據(jù)中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)報(bào)道,,我國(guó)時(shí)代新材,、中材科技、重通成飛,、明陽(yáng)風(fēng)電,、中復(fù)連眾等主要的葉片制造商也在積極推進(jìn)碳纖維應(yīng)用。Vestas 產(chǎn)品為參照對(duì)象,,根據(jù)國(guó)內(nèi)風(fēng)電機(jī)的裝機(jī)量可測(cè)算出,,當(dāng)前,國(guó)內(nèi)碳纖維風(fēng)電葉片潛在的市場(chǎng)空間約 6 萬(wàn)噸,,市場(chǎng)空間巨大,。 民航及航空裝備是拉動(dòng)需求的又一重點(diǎn) 航空航天領(lǐng)域 碳纖維復(fù)材在民航結(jié)構(gòu)件上占比可高達(dá)50% 航空航天領(lǐng)域的產(chǎn)品耗資巨大,即使是很小的減重也能對(duì)總成本產(chǎn)生巨大影響,,據(jù)波音公司估算,,噴氣客機(jī)質(zhì)量每減輕 1 kg,飛機(jī)在整個(gè)使用期限內(nèi)可節(jié)省 2200 美元,;美國(guó) NASA數(shù)據(jù)顯示,,航天器每減重 1 千克,將增加 1kg 有效載荷,,可以節(jié)約 2 萬(wàn)美元,。因此材料的輕量化在航空航天領(lǐng)域至關(guān)重要。 全球航空航天領(lǐng)域碳纖維近幾年穩(wěn)定增長(zhǎng),,2019 年需求 2.35 萬(wàn)噸,,同比增長(zhǎng) 12%。Mordorintelligence 預(yù)計(jì)全球航空碳纖維市場(chǎng) 2019 年-2024 年復(fù)合年增長(zhǎng)率將超過(guò) 11%,。中國(guó)市場(chǎng)2018 年需求 0.11 萬(wàn)噸,,同比增長(zhǎng) 22.2%,高于全球水平,。 中國(guó)市場(chǎng)在全球市場(chǎng)的占比逐年增長(zhǎng),,從 2015 年的 3.1%增長(zhǎng)到 2019 年的 4.68%,2022 年有望占全球航空航天領(lǐng)域碳纖維需求的 6.3%,。根據(jù)賽奧碳纖維預(yù)測(cè),,隨后兩年都有望保持 20%以上的高速增長(zhǎng)。 1970 年代起碳纖維開(kāi)始在飛機(jī)阻流板,,升降陀等二次構(gòu)造材料上被使用,。積累了實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)后,1980 年代后期開(kāi)始,,尾翼和客艙等一次構(gòu)造材料上也逐漸開(kāi)始使用碳纖維,。美國(guó)波音公司和歐洲空中客車公司這兩家大型飛機(jī)生產(chǎn)企業(yè)在各機(jī)型上不斷增加碳纖維的使用量,,飛機(jī)零部件使用的碳纖維型號(hào)也從早期的 T300 變化成 T700、T800 以及高模高強(qiáng)的 M 系列碳纖維,。 波音 787 的主翼和艙體全部采用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制造生產(chǎn),,外板也采用全碳制造,碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料占據(jù)了其結(jié)構(gòu)重量的約 50%,,可以說(shuō)是一款劃時(shí)代的飛機(jī),,該款機(jī)型是 2015 年前拉動(dòng)碳纖維需求增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力。2016 年開(kāi)始,,空客 A350 成為增加碳纖維需求的重要助力,,2017 年空客 A350XWB 交付 78 架,比 2016 年增加 60%,。此外,,2019 年亮相的波音 777X 對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和復(fù)合材料機(jī)翼則進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),革命性地采用整體翼梁設(shè)計(jì),,機(jī)翼長(zhǎng)度達(dá) 32 米,,4 根翼梁需要約 640km 碳纖維絲束,降低了 777X 的空機(jī)重量,。 商飛及航空裝備有望拉動(dòng)我國(guó)碳纖維需求 商用飛機(jī)是未來(lái)驅(qū)動(dòng)我國(guó)碳纖維需求增長(zhǎng)的重要引擎,。我國(guó)的民航飛機(jī)企業(yè)中國(guó)商飛公司研發(fā)的國(guó)產(chǎn)客機(jī)也應(yīng)用了碳纖維,C919 是碳纖維材料首次在國(guó)產(chǎn)客機(jī)大規(guī)模應(yīng)用的機(jī)型,,碳纖維復(fù)合材料用量約為 12%,,主要采用 T300、T800 級(jí)別的碳纖維,。應(yīng)用部位包括水平尾翼,、垂直尾翼、翼梢小翼,、后機(jī)身(分為前段和后段),、雷達(dá)罩、副翼,、擾流板和翼身整流罩等,。此后,C919 系列飛機(jī)的復(fù)合材料比例有望逐漸提高,,復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈將會(huì)朝國(guó)產(chǎn)化進(jìn)一步邁進(jìn),,推動(dòng)國(guó)內(nèi)碳纖維企業(yè)發(fā)展。 據(jù)商飛規(guī)劃,,中國(guó)商飛公司與俄羅斯聯(lián)合航空制造集團(tuán)聯(lián)合研制的遠(yuǎn)程寬體客機(jī) CR929 的碳纖維復(fù)合材料用量預(yù)計(jì)超過(guò) 50%,,主要運(yùn)用 T800 級(jí)別的碳纖維。據(jù)復(fù)合材料傳媒報(bào)道,,中航復(fù)材受中國(guó)商飛委托開(kāi)展 CR929 用碳纖維復(fù)合材料研究工作,,光威復(fù)材,、中簡(jiǎn)科技、恒神股份等公司也在推動(dòng) T800 級(jí)別碳纖維的研發(fā)開(kāi)發(fā),。 根據(jù)飛行國(guó)際的數(shù)據(jù),我國(guó)約 60%的軍用飛機(jī)面臨退役,,將換成新一代空戰(zhàn)力量,,這將在很大程度上拉動(dòng)高端碳纖維復(fù)合材料的需求。在常規(guī)武器裝備領(lǐng)域,,我國(guó)武器的更新?lián)Q代也迫切需要采用輕質(zhì)高強(qiáng),、耐腐蝕的碳纖維復(fù)合材料來(lái)替代以往的金屬材料,可見(jiàn)碳纖維市場(chǎng)需求將不斷增長(zhǎng),。 國(guó)產(chǎn)航天級(jí)碳纖維突破技術(shù)封鎖 航天方面,,向宇宙發(fā)射搭載了衛(wèi)星等設(shè)施的火箭和太空梭需要消耗大量的財(cái)力和能量,因此減輕材料的重量至關(guān)重要,,碳纖維對(duì)于人造衛(wèi)星和火箭等的大型化上做出了重要貢獻(xiàn),,如國(guó)產(chǎn)人造衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)體、太陽(yáng)能電池板和天線中使用了碳纖維復(fù)合材料,。高真空環(huán)境中,,在強(qiáng)烈宇宙射線和紫外線的暴曬下,碳纖維材料的熱膨脹系數(shù)僅為金屬材料的 1/10 左右,,具備對(duì)抗溫度變化的穩(wěn)定性,。 我國(guó)航天級(jí)碳纖維制造技術(shù)在不斷突破美日的技術(shù)封鎖,根據(jù)公告,,現(xiàn)在國(guó)內(nèi)光威復(fù)材,、中簡(jiǎn)科技、中復(fù)神鷹已經(jīng)有能力生產(chǎn) MJ 級(jí)別的高強(qiáng)高模碳纖維,。 優(yōu)化制造成本將有望打開(kāi)市場(chǎng) 汽車船舶領(lǐng)域 碳纖維在汽車,、船舶等交通工具的制作上都有不小的貢獻(xiàn) 賽車首先使用了碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,不僅實(shí)現(xiàn)了輕量化,,高強(qiáng)度和高剛性的車架還具備高沖擊力吸收的能力,,為駕駛員的安全提供了必要保障。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的優(yōu)越性能被賽車證實(shí)后,,在高級(jí)車上也開(kāi)始普及,,在構(gòu)造部件和外部部件都有所應(yīng)用。 碳纖維同樣活躍于小船,,游艇,,大型船艇等船舶上,其輕量化的特性能提高船舶的航行速度,,還能節(jié)省燃料,。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料和以往使用的玻璃纖維復(fù)合材料有近似的中間基材形態(tài)和成型法,,能較容易地進(jìn)行材料替換。 2019 年汽車領(lǐng)域碳纖維需求 11800 噸,,增速為 9.26%,。預(yù)計(jì)未來(lái)兩年仍有望保持 10%左右的增速。 節(jié)能減排政策推動(dòng)汽車輕量化 為了滿足規(guī)定的油耗指標(biāo),,汽車制造商可選擇兩條路,,一是提高發(fā)動(dòng)機(jī)效能,二是車身減重,。 不僅是中國(guó),,全球汽車廠商同樣面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。嚴(yán)格的排放法規(guī)使各大汽車廠商紛紛采取行動(dòng),,將節(jié)能減排納入未來(lái)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分,,與此同時(shí),作為節(jié)能減排的重要措施,,汽車輕量化受到各大廠商的重視,。 碳纖復(fù)合材料有望成為汽車結(jié)構(gòu)件輕量化材料首選 汽車輕量化的主要手段包括選用輕質(zhì)材料、優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和改進(jìn)制造工藝等,。相比于前者,,優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和改進(jìn)制造工藝帶來(lái)的減重效果較小,因此目前實(shí)現(xiàn)汽車輕量化主要方向是選用輕質(zhì)材料,。 碳纖維密度小,、耐腐蝕、比強(qiáng)度和比模量高,、易成型,、還能節(jié)能抗震,是優(yōu)異的汽車輕量化材料,,目前主要應(yīng)用于車身,、底盤(pán)、保險(xiǎn)杠等零部件,。車身和底盤(pán)是汽車零部件中重量最大的部分,,占了總重的約 60%,最具輕量化潛力,。材料的強(qiáng)度和模量是選擇車身底盤(pán)材料時(shí)最重要的力學(xué)指標(biāo),,碳纖維在這兩方面遠(yuǎn)優(yōu)于其它材料,此外,,碳纖維在碰撞中的能量吸收能力是鋼或鋁的 4-5 倍,,用于車身結(jié)構(gòu)部件時(shí)能提供良好的安全保障,因此碳纖維有望成為汽車結(jié)構(gòu)件首選材料。若用碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制造車身,,可比鋼體車身減重 60%,,提高 30%以上的燃油效率。根據(jù) Tetsuyuki Kyono 的模擬測(cè)算,,當(dāng)汽車整車的 17%由碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制造時(shí),,整體車重可減少 30%,減重效果顯著,。 寶馬 i3 成首款全碳纖維車架的量產(chǎn)車 寶馬作為汽車制造行業(yè)的風(fēng)向標(biāo),,是率先將碳纖維應(yīng)用到車體制造中的品牌之一。在 2013年寶馬 i3 全球發(fā)布會(huì)上,,公司指出碳纖維材料首次大量引入寶馬 i3。i3 整車重量為 1248kg,,約使用了 200-300kg 碳纖維復(fù)合材料,,占比約為 16%-24%。車身重量比傳統(tǒng)電動(dòng)車減輕了 250-350kg,。 為了解決碳纖維的原材料供應(yīng)問(wèn)題,,降低碳纖維成本,寶馬曾收購(gòu)德國(guó)西格里(SGL)的部分股權(quán),,并和西格里成立了合資公司 SGL ACF 專門(mén)生產(chǎn)碳纖維,。除了寶馬外,其他汽車廠商也逐步擴(kuò)大碳纖維在汽車上的應(yīng)用,。國(guó)際上主要大型汽車廠商和碳纖維生產(chǎn)商正在形成合作伙伴關(guān)系,,通過(guò)合資、入股,、聯(lián)合開(kāi)發(fā)的方式共同開(kāi)展碳纖維研究,。 成本問(wèn)題限制碳纖維汽車大范圍推廣 自從 1981 年碳纖維復(fù)合材料被運(yùn)用于邁凱倫 Mclaren MP4-1 車型,亮相 F1 賽車場(chǎng)之后,,便進(jìn)入了汽車制造的應(yīng)用中,。但到目前為止,碳纖維復(fù)合材料仍主要應(yīng)用在高端跑車上,,沒(méi)有得到大規(guī)模應(yīng)用,,原因主要來(lái)自于高昂的成本。 碳纖維的材料加工成本過(guò)高,。碳纖維車身的價(jià)格要遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的鋼鐵車身,,鋼鐵車身加工成本每磅只要 4 美元,而碳纖維車身每磅 16 美元,,是鋼鐵車身成本的四倍,,尚達(dá)不到可大規(guī)模生產(chǎn)的競(jìng)爭(zhēng)力。 此外,,碳纖維車身的修復(fù)成本也是阻礙碳纖維汽車大范圍推廣的一大難題,。碳纖維車身通常一體成型,,如果受到撞擊造成損壞只能將整體結(jié)構(gòu)全部更換,無(wú)法像傳統(tǒng)鋼鐵車身那樣修復(fù),,用碳纖維布和環(huán)氧樹(shù)脂填補(bǔ)的方法無(wú)法修復(fù)已被破壞的車身整體結(jié)構(gòu),,修補(bǔ)后的車身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度無(wú)法恢復(fù)到原來(lái)的指標(biāo),車輛的使用風(fēng)險(xiǎn)增加,。 市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)定 體育休閑領(lǐng)域 體育休閑領(lǐng)域是碳纖維最早應(yīng)用的領(lǐng)域之一 早在 1970 年代,,碳纖維就被應(yīng)用于釣竿的制作,現(xiàn)在,,在體育休閑領(lǐng)域,,碳纖維主要用于釣竿、高爾夫球桿,、網(wǎng)球拍等產(chǎn)品的制作,。奧林匹克釣具公司于 1972 年首次推出了用東麗的碳纖維制成的“世紀(jì)魚(yú)竿”,這根魚(yú)竿的重量約為玻璃鋼桿一半,,真正實(shí)現(xiàn)了釣竿的輕量化,。 高爾夫球桿同樣需要高強(qiáng)度、輕量化的性能,,因其要求能準(zhǔn)確地將高爾夫球朝指定方向打向擊打并能夠達(dá)到足夠遠(yuǎn)的地方?,F(xiàn)在幾乎全部木制高爾夫球桿以及 65%的鐵制高爾夫球桿都已經(jīng)被碳纖維球桿所取代,碳纖維已成為推動(dòng)高爾夫球運(yùn)動(dòng)發(fā)展的重要材料,。 網(wǎng)球拍的材料也同樣經(jīng)過(guò)木制,,鋼鐵,鋁合金到碳纖維的演變,。碳纖維復(fù)合材料制成球拍擁有擊球速度快,、耐久性好、設(shè)計(jì)靈活性高等特性,。 自行車是近年來(lái)碳纖維在交通工具/體育休閑領(lǐng)域中得到很大發(fā)展的一項(xiàng)應(yīng)用,。目前鋁制車架成型車的重量約為 9.5kg,而碳纖維車架成型車的重量被控制在 7kg 以下,,碳纖維框架實(shí)現(xiàn)了相比鋁框架近 30%的輕量化,,在山地車和公路自行車上十分適用。此外,,撐桿,、弓箭、滑雪板,、皮劃艇等運(yùn)動(dòng)器材也有碳纖維的應(yīng)用,。 2019 年體育休閑領(lǐng)域碳纖維需求為 15000 噸,同比增長(zhǎng) 5%。體育休閑碳纖維市場(chǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模穩(wěn)定,,市場(chǎng)趨于飽和,,短期內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)快速增長(zhǎng)或明顯下滑。 有望成為新的快速增長(zhǎng)點(diǎn) 其他領(lǐng)域 高壓容器 美國(guó)和歐洲國(guó)家的天然煤氣罐以及用于消防及醫(yī)療用途的空氣呼吸機(jī)等高壓容器的制作都已經(jīng)開(kāi)始廣泛采用碳纖維材料,,日本和其他的亞洲國(guó)家也對(duì)這項(xiàng)應(yīng)用抱有興趣,。以往的鐵制氣瓶重量大且重心高、安全性偏低,,采用碳纖維制造的氣瓶能比鐵質(zhì)氣瓶減少約 1/3 的重量,。此外,高壓容器的對(duì)破裂特性要求很高,,碳纖維的高比強(qiáng)度性能在這方面能有效發(fā)揮優(yōu)勢(shì),。東麗、帝人,、三菱麗陽(yáng),、西格里等企業(yè)都有能應(yīng)用于壓力容器的碳纖維產(chǎn)品。 隨著燃料電池突破低成本,,高壓氫氣瓶迎來(lái)強(qiáng)勁需求。此外,,歐美興起的頁(yè)巖氣收集,、運(yùn)輸、貯藏產(chǎn)業(yè)需要高壓氣瓶,,由此推動(dòng)碳纖維壓力容器的需求,。雖然目前碳纖維壓力容器的市場(chǎng)不大,但卻有著較大的增長(zhǎng)空間,。 儲(chǔ)氫罐 各國(guó)政府大力扶持燃料電池汽車的發(fā)展,,推動(dòng)了用于制造燃料電池汽車儲(chǔ)氫罐的碳纖維需求迅速增長(zhǎng)。 燃料電池汽車所用的氫燃料在常溫常壓下為氣態(tài),,密度僅為空氣的 7.14%,,車載儲(chǔ)氫技術(shù)的改進(jìn)是氫燃料電池車發(fā)展的關(guān)鍵。將氣瓶作為儲(chǔ)存容器,,通過(guò)高壓壓縮方式儲(chǔ)存氣態(tài)氫是應(yīng)用最廣泛的儲(chǔ)氫方式,。高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫容器共有四個(gè)型號(hào),I 型為純鋼制金屬瓶,,II 型為鋼制內(nèi)膽纖維纏繞瓶,,III 型為鋁內(nèi)膽纖維纏繞瓶,IV 型為塑料內(nèi)膽纖維纏繞瓶,。其中 I 型,、II 型儲(chǔ)氫容器因重量過(guò)重、儲(chǔ)氫密度低、容易發(fā)生脆斷,,難以用于車載儲(chǔ)氫,;III 型、IV 型瓶由于制作內(nèi)膽和保護(hù)層的材料密度低,、氣瓶質(zhì)量輕,、單位質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度增加,因此,,燃料電池汽車儲(chǔ)氫罐大多使用 III 型,、IV 型這兩種型號(hào)。 歐美和日本的多家汽車公司如通用,、豐田,、本田已經(jīng)開(kāi)始使用質(zhì)量更輕、成本更低,、儲(chǔ)氫密度更高的Ⅳ型儲(chǔ)氫瓶,。我國(guó)的技術(shù)水平距國(guó)外還有一定差距,現(xiàn)階段用于乘用車儲(chǔ)氫罐的成熟產(chǎn)品為 III 型儲(chǔ)氫罐,,Ⅳ型儲(chǔ)氫瓶仍處于研發(fā)階段,。 我國(guó)儲(chǔ)氫罐碳纖維需求測(cè)算 我國(guó) 2017 年發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》提出我國(guó)燃料電池汽車規(guī)模目標(biāo)為:2020 年要達(dá)到 5000 輛,2025 年要達(dá)到 5 萬(wàn)輛,,2030 年要達(dá)到百萬(wàn)輛,。 現(xiàn)階段我國(guó)氫燃料電池汽車還局限于客車和專用車。GGII 數(shù)據(jù)顯示,,2019 年我國(guó)共生產(chǎn)氫燃料電池汽車 3018 輛,,同比增長(zhǎng) 86.41%。其中客車共 1335 輛,,占 44%,;專用車共 1683輛,占 56%,。預(yù)計(jì)我國(guó)氫燃料電池客車和專用車 2020-2025 年將進(jìn)入?yún)^(qū)域成熟階段,,2025-2030 年將進(jìn)入快速增長(zhǎng)階段;而燃料電池乘用車預(yù)計(jì) 2020-2025 年將會(huì)進(jìn)入階段量產(chǎn)階段,,2025 年后將進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段,。假設(shè)每輛氫燃料電池客車和專車消耗 320kg 碳纖維,2025 年氫燃料電池汽車產(chǎn)量達(dá)到 5 萬(wàn)輛,,則碳纖維需求量將會(huì)達(dá)到 16000 噸,,2020 年至 2025 年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá) 58%。 土木建筑 碳纖維是建筑補(bǔ)強(qiáng)的極佳材料,,因其輕便且強(qiáng)度高,,不需要用到重型機(jī)械就可以貼合金屬板,,只要在施工現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)樹(shù)脂浸漬強(qiáng)化后就能進(jìn)行施工。碳纖維還具不生銹的特性,,在海岸潮濕環(huán)境下,,相比于易生銹的金屬有不易被腐蝕的優(yōu)勢(shì)。日籍建筑師隈研吾與建筑材料生產(chǎn)商小松精練合作,,利用碳纖維建造了全球首幢碳纖抗震建筑,,該大樓主體以混凝土建成,以碳纖維作地基,,使用了小松精練的熱塑性碳纖維制成包圍整幢建筑的碳纖維桿,。我國(guó)南昌的生米大橋的主橋跨中橋面板及引橋梁體、匝道,、橋墩橋臺(tái)部位在 2017 年修復(fù)時(shí)采用了粘貼碳纖維布的施工工藝,,增強(qiáng)了橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。 歐美和日本的研究經(jīng)驗(yàn)表明,,碳纖維復(fù)合材料加固后的房屋具有良好的抗震防震效果,。我國(guó)的建筑質(zhì)量和震區(qū)的危房加固成效與歐美和日本相比尚有一定差距,也正因?yàn)槿绱?,碳纖維在我國(guó)土木建筑領(lǐng)域的研發(fā)及應(yīng)用大有可為,。 本文 本文來(lái)源:榮格塑料工業(yè) |
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來(lái)自: herahera > 《碳纖維復(fù)材航空航天應(yīng)用》