壓力容器作為一種關鍵的密封儲存與運輸設備，其承載性能與耐壓性要求極為嚴苛。傳統(tǒng)上，金屬材料因其出色的強度和耐壓性能成為制造壓力容器的主要選擇。然而，在當今科技發(fā)展的浪潮中，碳纖維在壓力容器領域的應用正以前所未有的速度增長，尤其是在高性能熱塑性碳纖維的推動下，全球壓力容器市場有望攀登新的高峰。

據日本東麗公司預測，2022年至2025年間，全球碳纖維需求量將從12.83萬噸激增至20.37萬噸，其中以壓力容器領域的增長率最為顯著，高達42%。至2025年后，隨著更高性能熱塑性碳纖維的加入，該市場將迎來更為迅猛的增長階段，預計到2030年，全球壓力容器專用碳纖維的需求量將達到9萬噸。在III型和IV型壓力容器的關鍵應用中，CFRP的使用密度約為每升0.2至0.35千克，而在汽車儲氫罐中的碳纖維用量則攀升至每升0.8至1.73千克。

未來幾年內，碳纖維在壓力容器領域的應用增長率預期將遠超航空航天、風電等其他行業(yè)，極有可能在2030年前后成為全球碳纖維市場份額最大的細分領域。

面對這一巨大的市場需求，國際碳纖維巨頭東麗公司已計劃于2023年在美國和韓國增設兩條小絲束碳纖維生產線，并積極投入研發(fā)更高性能的熱塑性碳纖維，以鞏固其在全球市場的主導地位。國內方面，率先實現熱塑性碳纖維單向帶量產的智上新材，在成功推出連續(xù)碳纖維熱塑性復合材料后，吸引了眾多壓力容器制造商尋求深度合作，通過將大寬幅碳纖維單向帶分切后用于壓力容器的制作，提供更優(yōu)化的解決方案。

聚焦具體應用，儲氫瓶是碳纖維在壓力容器應用中的典型代表，其中III型和IV型儲氫瓶大量采用碳纖維材料，主要應用于汽車車載高壓儲氫罐。對于這些儲氫瓶而言，碳纖維用量隨容器內部容量和填充壓力的增減而調整，凸顯出設計上的靈活性與技術挑戰(zhàn)。以豐田汽車第二代FCV(燃料電池汽車)“MIRAI”的高壓儲氫罐為例，其總容量為141升(三個儲罐合計)，據此估算，每臺乘用車可能需使用約68～146千克的碳纖維。

隨著氫氣能源的進一步開采利用，對壓力容器的需求也將持續(xù)提升，CNG/RNG(壓縮天然氣/可再生天然氣)儲罐將廣泛服務于各類送貨及大型運輸車輛;CHG儲氫罐則將被應用于燃料電池商用車、火車、船舶以及汽車等領域，未來氫氣存儲及應用有望成為主流趨勢。這就要求碳纖維制品生產商不僅要有穩(wěn)定的產量供應能力，保證產品質量和成本競爭力，更要具備開發(fā)更高性能產品的科研實力。熱塑性碳纖維的出現，無疑使壓力容器性能再攀新高。

熱塑性碳纖維以其卓越性能助力壓力容器達到全新的技術水平。相較于傳統(tǒng)碳纖維，熱塑性碳纖維的壓力容器展現出以下優(yōu)勢：

1. 強度性能大幅提升，熱塑性碳纖維制造的壓力容器可以承受高達90MPa的壓力，比70MPa的傳統(tǒng)水平有顯著提高，這種高強度特性使其在航空航天等高端領域也得以廣泛應用。

2. 出色的抗沖擊性能，由于熱塑性樹脂具有良好的延展性和韌性，采用此類材料制成的壓力容器在抗沖擊性方面表現出色，充分滿足了壓力容器的核心性能需求。

3. 生產效率顯著提高，面對日益增長的市場需求，熱塑性碳纖維憑借其固化的獨特優(yōu)勢，大大提升了生產效率，確保能夠及時滿足產品供應。

4. 耐酸堿及化學品腐蝕性能優(yōu)異，熱塑性樹脂相比于熱固性樹脂在耐酸堿和化學藥品侵蝕方面更具優(yōu)勢，尤其適用于特殊化學品儲存的壓力容器。

5. 可回收與修復性，熱塑性碳纖維制品的一大亮點在于其熱塑性樹脂的特性——成型后仍可通過加熱重塑進行回收利用，并能方便地對受損部分進行加熱、修補處理，這是傳統(tǒng)的熱固性碳纖維所不具備的優(yōu)點。

總之，熱塑性碳纖維的應用極大地推動了壓力容器的高性能化進程，使其在深海潛用設備、極端環(huán)境下的壓力容器等多個高端領域展現出了廣闊的應用前景。作為國內首批實現熱塑性碳纖維復合材料批量生產的智上新材表示，將持續(xù)致力于熱塑性碳纖維技術的研發(fā)創(chuàng)新，充分挖掘并發(fā)揮該材料的潛力，有力驅動全球碳纖維產業(yè)的蓬勃發(fā)展。