新材料与新能源携手并进

来源：经济日报 2021-10-22 10:41:22

近日，北京2022年冬奥会火种在希腊古奥林匹亚成功点燃，碳纤维制成的北京冬奥会火炬“飞扬”再次成为焦点。

在动感和活力的外形下，火炬科技含量十足。其外壳由碳纤维及其复合材料制成，使整个火炬呈现出“轻、固、美”的特点。

据参与研发的中国石化上海石油化工股份有限公司介绍，研发过程中，攻关团队解决了碳纤维复合材料在极端条件下的应用瓶颈，实现了火炬外壳在高于800℃的氢气燃烧环境中正常使用，破解了火炬外壳在1000℃高温制备过程中起泡、开裂等难题。

碳纤维是一种高强度、高模量新型纤维材料。其力学性能优异，比重不到钢的四分之一，强度却是钢的7倍—9倍，并且还具有耐腐蚀、高模量的特性，广泛应用于航空航天、能源装备、交通运输、体育休闲等领域。当前，上海石化正积极推进碳纤维在储氢领域的技术研发，推动新材料与新能源携手并进，加快氢能生产、储存、运输、应用全产业链布局。

据了解，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，而车载储氢技术的改进将是未来氢燃料电池车发展的重点突破环节。其中，碳纤维缠绕复合材料储氢气瓶被寄予厚望。目前，上海石化积极推进碳纤维用于缠绕气瓶的制造工艺技术研发，已在金属、非金属内胆纤维全缠绕气瓶方面取得突破性成果。

碳纤维有很高的技术壁垒，此前只有日本、美国等少数发达国家拥有并掌握，上海石化是国内较早研发碳纤维并进行产业化生产的企业。早在2012年，该公司采用自主研发的碳纤维成套技术，生产12K小丝束碳纤维。2018年，该公司成功试制出了具有国际先进水平的48K大丝束碳纤维。今年1月，国内首个48K大丝束碳纤维项目在该公司开工建设，该项目投产后将改变我国大丝束碳纤维全部依赖进口、长期供不应求的局面，预计2022年一期工程建成投产。据了解，大丝束碳纤维用于缠绕气瓶，其缠绕效率是小丝束的3倍—4倍，可有效降低成本，进一步推动氢能产业发展。

作为中国最大的炼油化工一体化企业之一，上海石化拥有约23万吨/年的制氢能力，建有两套氢气提纯装置，所产氢气均符合国家氢燃料电池质量标准。同时，该公司拥有较成熟的制氢技术和丰富的用氢经验，与周边地区氢气管网互通，具有发展氢能产业的良好基础条件。今年9月，上海石化供氢中心建成，日供氢能力达2500公斤，投用后预计每年可减少碳排放约2920吨，相当于植树15.8万棵。

此外，上海石化大力发展风光绿氢产业，积极开展氢能领域产学研合作。今年8月，与华东理工大学开展新一轮战略合作，成立氢能联合实验室。当月，装机容量为400千瓦的示范性光伏电站成功并网发电，每年可减少碳排放341吨。下一步，该公司还将积极布局海上风力发电，探索利用风电、光伏电解水生产绿氢，打造风光电制氢绿色低碳综合能源示范区，力争成为上海市绿氢供应中心。