碳纤维高压储氢气瓶系列专题论述：III型、IV型气瓶成本对比

摘 要

在本公众号前期碳纤维储氢气瓶专题中，针对美国Quantum公司碳纤维材质IV瓶结构进行了分析，并且根据美国能源部DOE（Department of Energe）的研究结果展示了35MPa、70MPa碳纤维材质IV型瓶的生产成本，详见《碳纤维高压储氢瓶的结构及成本分析》，与IV瓶相比，采用碳纤维复合材料外层、金属铝内胆的III型瓶成本如何，本文将进行简单介绍。

碳纤维材质III型、IV型高压气瓶成本对比

上期文章中指出35MPa和70MPa碳纤维材质储氢瓶的成本为分别约为2900美元和3500美元，精确化后分别为2865美元、3486美元（图1，图2）。

图1 35MPa碳纤维IV型高压储氢瓶成本构成

图2 70MPa碳纤维IV型高压储氢瓶成本构成

而对于采用碳纤维复合材料外层、金属铝内胆的III型35MPa及70MPa高压储氢气瓶的成本如图3，图4所示，分别高达3084美元、3921美元。

图3 35MPa碳纤维III型高压储氢瓶成本构成

图4 70MPa碳纤维III型高压储氢瓶成本构成

无论是35MPa，亦或是70MPa，总体而言III型高压储氢气瓶成本都要略高于IV型，其主要原因在于III型瓶储罐采用大量金属铝材料，与之相比，IV型瓶采用的高分子聚合物价格较低，而且聚合物用量也较少。

单罐、双罐气瓶成本及性能对比

在上述35MPa和70MPa碳纤维材质III型、IV型储氢瓶估算成本均是按照单罐系统计算的成本，而对于拥有双储罐系统的IV型瓶，由于压力容器以及材料的增加，其生产成本要略高。

据统计，35MPa、70MPa碳纤维材质IV瓶储氢瓶（两罐）价格分别为2,935美元、3,569美元。具体成本构成如图5、图6所示。

图5 35MPa碳纤维IV型高压储氢瓶（两罐）成本构成

图6 70MPa碳纤维IV型高压储氢瓶（两罐）成本构成

碳纤维材质70MPa的III型、IV型高压储氢气瓶单罐、两罐系统容量对比如图7所示。对于III型单罐系统，可用存储容量为3.6wt％和25.0 g/L。IV型单罐储氢系统容量更高，分别为5.2 wt％和26.3 g/L。

图7 70MPa碳纤维III、IV型瓶单罐、两罐性能对比

对于两罐系统，III型瓶可用存储容量为3.5 wt％和24.7 g/L。IV型双罐系统容量分别为4.8 wt％和25.6 g/L。

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