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中国首辆氢能碳纤维车身乘用车样车在中国光谷研制成功铜电缆

铜电缆    
2020年05月25日

2019-03-21 09:17:50来源:中国新闻网,人民日报

武汉地质资源环境工业技术研究院(简称“武汉资环工研院”)透露,以氢能为动力、采用碳纤维车身的格罗夫乘用车首辆样车20日在“中国光谷”研制成功。这标志着中国首台采用氢能碳纤维车身的自主品牌乘用车诞生,也是氢能产业在交通领域应用的重大突破。

氢燃料电池续航里程长、加氢快,行驶过程中排放物只有水,是新能源汽车重要发展方向。目前,全球氢能与燃料电池产业刚起步。随着氢燃料电池技术不断突破,交通领域成为其产业发展重要突破口。此外,相较于使用钢铁及铝合金的传统车辆,碳纤维汽车更加轻量化,车身结构更轻更强韧。

诞生于武汉的格罗夫氢能碳纤维汽车,取名于燃料电池发明人、英国科学家威廉?格罗夫,是武汉资环工研院科研成果。

武汉资环工研院院长郝义国介绍,当天亮相的格罗夫第一辆产品样车,是一款大型豪华SUV,也是中国第一台采用氢能碳纤维车身的自主品牌乘用车。该车由格罗夫西班牙造型设计中心设计,兼具动力和灵敏度,搭载着全球领先技术的氢燃料电堆,全身采用碳纤维材料,续航里程可达1000公里以上。

据悉,格罗夫品牌目前已规划系列有竞争力的车型和生产计划,并将于今年4月在上海车展推出,接受客户预订。武汉资环工研院也启动了氢能基础设施建设,将于明年在中国一线城市推广,2021年扩大到二线城市,2022年在中国主要城市大批量启动。

碳纤维相关资讯介绍:

2018年11月6日,两年一度的珠海航展上,中俄合作研制的280座远程宽体客机CR929,以1∶1的展示样机首次亮相国际航展。在这款最新一代的大型飞机上,复合材料使用比例有望超过50%。同样,在去年5月5日首飞的C919大客机上,使用的复合材料占到飞机结构重量的12%。这里的复合材料,主要就是碳纤维复合材料。

据航空专家介绍,为提高飞机的先进性、环保性,碳纤维复合材料目前是飞机轻量化的主要手段,也是未来的主流趋势。由于具有轻质量、高强度、抗疲劳、耐腐蚀、成型工艺性良好、成本低等特点,碳纤维复合材料在航空装备上的大量应用可有效提高性能、减轻结构重量、降低运营成本、增强市场竞争力,因此在飞机结构中的应用越来越多。

“碳纤维复合材料在飞机上的用量和应用部位已成为衡量飞机结构先进性的重要指标,也是航空公司购买飞机时的重要参考指标。大力发展航空复合材料技术已经成为国内外航空制造企业的共识。”新材料企业康得集团负责人钟玉认为。

除了航空领域,不少固体运载火箭的复合材料壳体,也都是用碳纤维缠绕而成,高端跑车上,碳纤维更是一种主要的先进材料。专家介绍说,碳纤维是一种含碳量90%以上的无机高分子特种纤维,同钛、钢、铝等金属材料相比,碳纤维具有比重小、强度高、模量大、耐高温、耐摩擦、耐腐蚀等优异性能和纤维的柔软可加工性。和另外一种同为“碳系”的“神奇材料”石墨烯相比,碳纤维目前的商业用途更为明确。

钟玉介绍说,作为在高端技术和工业领域重要的战略物资之一,碳纤维的核心产业化技术及配套关键装备只能通过自主研发和长期工程实践取得。经过不懈努力,国内高性能碳纤维在基础研究、工程化和产业化等方面突破重重困难,有了快速发展。例如康得下属企业中安信自主研发掌握了高性能碳纤维制造的核心技术,其相关检测技术获得了CNAS(中国合格评定国家认可委员会)国家实验室认可。

随着航空航天、汽车轻量化、风电、轨道交通等行业领域对碳纤维的需求爆发,碳纤维工业应用开始进入规模化生产。业内预测,预计到2020年,全球碳纤维需求量将超过16万吨,到2025年,将超过33万吨。钟玉认为,对如此巨大而重要的市场,国内企业既要通过掌握关键技术来实现碳纤维的稳定批量生产和大规模工程化应用,同时也要瞄准国产新一代碳纤维及其复合材料及早研发和布局,从而牢牢站稳全球高端碳纤维市场一席之地。

碳纤维简介:

碳纤维(carbon fiber,简称CF),是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成,经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”,质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性,在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。

碳纤维具有许多优良性能,碳纤维的轴向强度和模量高,密度低、比性能高,无蠕变,非氧化环境下耐超高温,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小且具有各向异性,耐腐蚀性好,X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。

碳纤维与传统的玻璃纤维相比,杨氏模量是其3倍多;它与凯夫拉纤维相比,杨氏模量是其2倍左右,在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀,耐蚀性突出。

2018年2月,中国完全自主研发出第一条百吨级T1000碳纤维生产线。

发展前景

中国对碳纤维的研究开始于20世纪60年代,80年代开始研究高强型碳纤维。多年来进展缓慢,但也取得了一定成绩。进入21世纪以来发展较快,安徽率先引进了500吨每年原丝、200吨每年PAN基碳纤维,使中国碳纤维工业进入了产业化。随后一些地方相继加入碳纤维生产行列。

从2000年开始中国碳纤维向技术多元化发展,放弃了原来的硝酸法原丝制造技术,采用以二甲基亚砜为溶剂的一步法湿法纺丝技术获得成功。利用自主技术研制的少数国产T700碳纤维产品已经达到国际同类产品水平。随着中国对碳纤维的需求量日益增长,碳纤维已被列为国家化纤行业重点扶持。2005年全球碳纤维市场仅为9亿美元,而2013年达到100亿美元,预计到2022年有望达到400亿美元,碳纤维复合材料的应用也将进入全新的时代。中国碳纤维产业化采取自主开发和引进相结合的道路,到“十一五“末期基本实现了相当于日本T300的国产碳纤维规模生产线,并且有一些企业已形成了T700以上水平的百吨生产线。

2011年中国碳纤维市场规模达到6811吨,然而,受供应不足的影响,国内碳纤维市场发展相对较为缓慢,预计未来几年,随着供应量的提升,中国碳纤维行业的需求量也将保持着较快速度的增长。

技术的落后直接导致中国碳纤维产品质量与进口产品之间的明显差距,也极大地限制了国产碳纤维产品在高端领域的应用。有数据显示,中国碳纤维产品在应用上集中于低端领域,在碳纤维质量要求较高的航空航天领域的应用比例仅为3%,远远没达到国际上碳纤维行业在航空航天领域应用占比的平均水平;而在质量要求相对较低的运动休闲用品领域,碳纤维的应用比例却高达80%左右,四倍于国际上碳纤维在运动休闲用品领域应用的平均水平。但国产碳纤维落后的技术却制约着中国碳纤维行业健康稳健发展。

中国高性能碳纤维都依赖进口,日本的碳纤维产量更是占全球市场份额的60%。2016年2月15日,中国突破日本管制封锁研制出高性能碳纤维。

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