新型材料碳纤维被称为“黑黄金”，在工业领域应用广泛。由于它的生产工艺复杂，国内长期依赖进口。眼下这种局面发生了改变，中国石化10月13日宣布，我国首条大丝束碳纤维国产线，在上海成功投产，国内碳纤维市场迎来新的发展机遇。
我国首条大丝束碳纤维国产线投产
在国内首个万吨级大丝束碳纤维项目的生产线上，一根根碳纤维原丝通过喷丝板、氧化炉、碳化炉加工后，从白色变成了黑色碳纤维成品。在碳纤维行业内，通常将每束碳纤维根数大于4.8万根的称为大丝束碳纤维。
中国石化上海石化碳纤维事业部副总经理 李鹏：每一根丝束有4.8万根纤维 ，每一根纤维只有头发丝的1/7到1/8的直径。
国内每束碳纤维基本处于1000根至1.2万根之间，称为小丝束。长期以来，我国碳纤维发展主要是在小丝束碳纤维方面实现了突破，但是由于小丝束碳纤维成本高，影响了下游企业应用碳纤维的积极性。而大丝束最大的优势就是实现生产低成本化。
目前中国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。它的密度不到钢的四分之一，强度却是钢的7至9倍，并且还具有耐腐蚀的特性。整个项目计划于2024年全部建成投产，每年大丝束碳纤维产能1.2万吨。
大丝束碳纤维储氢瓶赛道已来
碳纤维是风电、高端装备制造、新能源汽车等战略性新兴产业发展的重要原材料，其中包括储氢瓶。
在高压气态储氢中，目前已商业化的高压氢气瓶分为四种（根据储氢瓶材料不同进行划分），分别为纯钢制金属瓶（I型）、钢制内胆纤维缠绕瓶（II型）、铝内胆纤维缠绕瓶（III型）和塑料内胆纤维缠绕瓶（IV型）四种。
其中：1）I型瓶由金属钢组成，是目前四类瓶中重量最大、成本最低、工艺最简单的，适用于压力要求不高的固定应用场景；
2）II型瓶采用金属钢材质，外层缠绕玻璃纤维复合材料，材料包裹形式为采用箍圈式对瓶身进行包裹。II型瓶由于瓶身上有复合材料包裹，耐受压力高于I型瓶，但也多应用于固定式能源提供等场景；
3）III型瓶内胆为金属（通常为铝合金），但厚度较II型瓶有减薄，外部进行了全瓶身的碳纤维复合材料缠绕，包裹形式为两极铺设或螺旋形铺设。III型瓶重量轻、抗压性能好、适用于氢燃料电池汽车等移动设备，目前主要的压力规格为35MPa和70MPa两种，国内现阶段35MPa已实现量产；
4）IV型瓶内胆为塑料，瓶身全缠绕碳纤维复合材料，包裹采用两极铺设和螺旋形铺设混合的形式。IV型瓶瓶壁厚度略薄于III型瓶，储气压力则与之一致，主要包括35MPa和70MPa两种规格型号，目前国外已投入商业化运用，如日本丰田的Mirai与韩国现代的Nexo均采用了IV型瓶，但国内技术仍有欠缺，尚未达到量产条件。IV型瓶也主要应用于氢燃料车等移动场景。
5）除此之外，目前国外正在研究V型储氢瓶但尚未实现商业化，该气瓶仍然使用碳纤维复合材料缠绕，但不使用任何内胆，国内针对V型瓶的研究仍是空白。
国内储氢瓶市场逐渐向III型70Mpa和IV型70MPa过渡。无论哪一个类型，碳纤维复合材料缠绕都是重中之重，是储氢瓶制造的关键原材料，其成本和性能对储氢瓶的成本和使用性能影响重大。根据美国能源局（DOE）的研究成果，碳纤维复合材料的成本占到储氢瓶成本的60%以上。
当前国内储氢瓶的平均售价在2-3万元/支，对应单套车载供氢系统的成本在20万上下，后续降本空间充足，降本主要是从材料替换等方面来实现。在关键材料碳纤维方面，目前日本、韩国等成熟的氢燃料电池车型中已经用上了大丝束碳纤维，而国内储氢瓶市场中T700级小丝束碳纤维仍占据绝对主导，此次中石化国产大丝束性能的逐步提升以及配套研究的持续突破，使得大丝束有望在储氢瓶这一细分场景中实现对小丝束的部分或全面替代，带动储氢瓶综合成本的下降。
来源：央视财经等
