国内碳纤维技术获重大突破 储氢成本将大幅降低

□ 吴 昊 荀道娟

中国石化新闻办1月5日披露，中国石化上海石油化工股份有限公司（以下简称“上海石化”）“1.2万吨/年48K大丝束碳纤维”项目正式开工建设，标志着中国石化所属上海石化成为国内第一家率先突破48K大丝束碳纤维产业化技术的企业，我国大丝束碳纤维从研发试产成功走上规模化生产之路，达到国际先进水平。

碳纤维技术在各行各业有着广泛的应用前景，其中，碳纤维缠绕复合材料储氢气瓶被看作氢能储运的重要技术，碳纤维技术的提升，将助力氢能产业的发展。上海石化副总经理黄翔宇接受媒体采访时表示，未来，上海石化还将进一步突破大丝束的极限，在持续降低成本的同时还要在大丝束高性能化方面不断进步。

十年创新 寻求突破

据黄翔宇介绍，上海石化研发试产的大丝束碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度新型纤维材料，力学性能优异，比重不到钢的1/4，强度却是钢的7倍~9倍，还具有耐腐蚀的特性，被称为“新材料之王”，也被称为“黑黄金”，可广泛应用于飞机部件、轨道交通原材料、车身制造等。“大丝束产业化技术的突破，得益于上海石化在碳纤维领域10多年的技术创新与积累。”黄翔宇表示，在研发大丝束碳纤维期间，上海石化承担了国家863、973科研攻关课题，形成了理论创新、技术创新，申请了154项专利，已有75项专利获得授权，掌握了大丝束碳纤维产业化的核心技术。

一直以来，碳纤维技术都有着森严的技术壁垒，迄今为止只有日本、美国等少数发达国家拥有并掌握。“该技术突破后，将使中国一举摆脱大丝束碳纤维长期全部依赖进口的局面，特别是对于国内大丝束应用端的企业提供了原料保证。”黄翔宇介绍说，目前我国碳纤维技术还处于快速追赶国际一流的阶段，虽然一些品种有突破，但是总体水平与日美相比还有差距，“十四五”期间将会有更大的进步。

“不模仿，不盲目试错，以科学理论创新为指导，进行技术创新，是上海石化多年来进行碳纤维技术研发的方法遵循。”黄翔宇表示，“只有这样才能形成自有技术，每一次突破都有理论上的进一步完善，这样才能形成技术的不断迭代；大丝束不仅仅是给应用带来了低成本和效率，我们在技术开发时还坚持赋予大丝束良好的质量和优异的后加工性能。”

据了解，“1.2万吨/年48K大丝束碳纤维”项目包括1.2万吨/年48K大丝束碳纤维、2.4万吨/年原丝等，总投资35亿元，是上海市重大产业项目，计划到2024年全部完成。项目投产后，将一举改变我国大丝束碳纤维依赖进口、长期供不应求的局面，有力推动国产碳纤维产业发展，助力中国制造。

储氢应用 绿色布局

随着国内碳纤维技术取得重大突破，其在氢储运领域的应用也将取得突破。当前，推动氢储运技术的提升和储运成本的下降是氢能产业走向成熟的关键，其中，碳纤维缠绕复合材料储氢气瓶被寄予厚望。上海石化首席专家王佩琳指出，大丝束碳纤维用于缠绕气瓶，可使气瓶的缠绕速度提高，有效提高生产效率，降低生产成本。

据王佩琳介绍，上海石化正在自主研发碳纤维用于缠绕气瓶的制造工艺技术，其中，35Mpa气瓶已通过检测，未来将考虑形成一定规模的气瓶生产能力。同时，上海石化积极布局碳纤维在储氢领域技术研发，包括三型、四型瓶相关技术的开发，都取得了较大突破。

“大丝束最大的优势除了本身的成本优势外，还在使用端大大提高加工效率。”黄翔宇表示，就气瓶而言，大丝束的缠绕效率是小丝束的3倍~4倍，这将使碳纤维缠绕高压气瓶的制造成本大幅下降，更有利于在氢能储运的应用。从技术角度讲，35MPa储氢气瓶技术已基本成熟，处于扩大应用阶段，很快会在商用车获得大规模应用；70MPa储氢气瓶今后主要应用方向是乘用车市场，国内处于技术突破阶段，应用端还在试用阶段。

作为中国最大的炼油化工一体化综合性石油化工企业之一，中国石化控股的上海石化也在加快氢能领域的布局。王佩琳表示，上海石化拥有丰富的氢气资源，年产量在23万吨左右，与周边地区有氢气管网互通。上海石化将利用氢气资源和管网优势，致力成为新的氢能资源的提供者，同时考虑开发液氢储存和固体氢储存技术，探索利用太阳能和风能发展生产绿氢，开发和形成绿色产业链。