尽管以燃料电池为动力的汽车未来仍将会继续发展，但增长的速度将得到制衡，复合材料零部件市场也将如此。复合材料的电动车电池组和氢燃料电池汽车将面临更加大的发展机会。
疫情的爆发使氢燃料电池市场出现了转机——作为区域经济复苏倡议和减少全球二氧化碳排放的新绿色协议的一部分，多个国家的政府增加了资金。这项资助刺激了数以百计的研究项目和实施计划，大范围的应用于交通和固定应用，包括热电联产(CHP)。
根据国际能源署（IEA）2020年6月的一项分析，运输中的氢使用量比以往任何一个时间里都增长更快，但仍仅占新低碳汽车销量的0.5％。然而，全球燃料电池汽车（FCV）的存量在2019年几乎翻了一番，达到25210，而新车的销量增长了一倍以上：从2018年的5800辆增加到12350辆。
尽管美国的FCV销量从2018年的2300辆下降至2019年的2100辆，但它仍然是FCV库存的全球领导者，大约每三辆中就有一辆。同时，日本的新FCV销量从2018年的600辆增加到2019年的700辆，而中国和韩国的新销量分别从2017年的几辆增加到2019年的4400和4100辆。
在非交通运输部门也有机会，包括工业和地方电力的脱碳能源使用。英国正在探索将其天然气网络转换为H2的可能性，该项目正在英格兰北部进行，预计于2028年启动。住宅和商业供暖和制冷占欧洲最终能源需求的40%左右。
碳纤维复合材料可用于质子交换膜燃料电池（PEMFC）的双极板，气体扩散层，端板和其他系统组件中。过去，由于热固性材料具备更长的模具循环时间，更高的废品率以及无法生产像冲压金属板一样薄的模制复合板，因此被认为仅限于较小的体积和固定应用。然而，最近这样一些问题已得到克服，在功率密度是次要要求的高温和低温PEMFC中，复合材料具有明显优于金属的优势。
双极板是质子交换膜燃料电池的核心部件，可以用金属或碳纤维复合材料制成，但诸如美国本德市的公司更喜欢复合材料，因为它们以较低的成本提供了卓越的耐久性。
（a）聚合物电解质膜燃料电池（PEMFC）的主要组件，以及（b）典型膜电极组件（MEA）的示意图。
短切碳纤维和石墨填充/乙烯基酯整体成型化合物(bmc)在低温PEMFC双极板中得到普遍的应用。随着数量的增加，BMC成本显著下降。同样，由于配方的改进和制造更薄的板横截面的能力，成型周期曾经以分钟计算，现在通常以秒完成。
短切碳纤维也被用作多孔多孔背衬材料，用于PEMFC中的气体扩散层。通过湿法分解短切的PAN基纤维来制备，这些纤维可以大批量，低厚度生产。
Teijin Carbon宣布已为Sora开发了一种多材料屋顶覆盖物，包括碳纤维复合材料，铝和工程塑料。该零件被制成一件形状复杂的零件，适合批量生产。
氢燃料电池正在被开发用于飞机行业，其原型由2019年推出。由Alakai开发的Skai具有碳纤维复合材料机身和降落橇，据说是首款完全由氢燃料电池驱动的eVTOL。
与此同时，ZeroAvia正在驾驶一架配备碳纤维复合氢气罐的改装飞机，并将很快开始飞行测试一架类似改装的双涡轮螺旋桨19座多尼尔飞机，按照路线动力飞机的飞行里程能达到500英里。
环球氢燃料公司是一家初创公司，其目标是通过提供必要的燃料模块和加油基础设施，使氢动力航空成为可能。该公司开发的第一个模块是50座的Dash 8和ATR涡轮螺旋桨支线气体。储罐由一层不渗透的聚合物衬里包裹着干燥的碳纤维编织层和芳纶纤维保护外层。每个模块均在轻型，结构优化的复合框架内包含两个这样的储罐，这些储罐还具有抗冲击能力和一定的能够承担重量的能力。“不需要树脂，”有关人员解释说。“内衬解决了渗透性，而碳处理箍和轴向载荷和外层加框架防止损坏；从而减轻了重量和厚度。”
Universal Hydrogen的双储罐模块使用干燥的碳纤维编织包裹能承受压力的容器在850 bar下存储H2气体。
燃料电池和氢动力也被开发用于快速渡船和火车。根据2020年9月的一份声明，估计混合动力电动列车(电柴油、电池、氢、压缩天然气等)的市场到2020年将达到4904辆，年复合增长率为5.5%，到2030年将达到8389辆。在2019年的一份报告中，Ballard燃料电池系统公司指出，燃料电池列车将在向零排放经济转型的过程中发挥关键作用，到2030年，燃料电池列车将取代目前30%的柴油列车，并构成欧洲20%的新铁路车辆。最大的市场将是多单元列车，如通勤列车和市内客运列车，以及轻轨和有轨电车。燃料电池氢装置已显示出与柴油装置相似的性能，并且成本相似，同时无需昂贵的架空线路设备。这些列车通常由一个电动马达、至少一个燃料电池、4-5个储氢罐和一个能量储存系统(如电池)驱动。目前在德国、荷兰、奥地利、中国、日本、韩国和英国都有氢动力列车项目。
某公司开发了一款氢动力电车，一次充一次氢就能行驶200公里，使用燃料电池、电池和五个储氢罐，这些储氢罐通常是由碳纤维复合材料制成的IV型压力容器。
即使在氢燃料电池获得发展势头的同时，汽车工业仍在继续把更多鸡蛋放在电池动力篮子里。复合材料有助于通过轻型电池外壳抵消电池的重量。
其中一个例子是TRB轻量化结构公司为一组电动公交车开发的碳纤维增强塑料外壳。每辆巴士最多6个74千瓦(KW)的电池，每个重550公斤，包括电池外壳。然而，为满足整体重量要求，外壳只需要15公斤——与之前的铝制版本的64公斤相比，大幅度减少了。为满足其他要求，包括在美国制造和每年生产40,000台。在这里，这个2米乘1米的电池箱是用大面积碳纤维织物制作而成的，内部用2分钟固化的环氧树脂进行预浸。预浸料立即被自动取放机器人切割并放入匹配的金属工具中，进行快速压弯(FPC)处理，周期为11分钟。然后，该零件将由机器人进行机械加工和组装，包括修整，嵌件的粘接和垫圈的放置。该设计还包括在底盖中的其他层，用于隔热和电气绝缘以及EMI屏蔽。该TRB预计将于2021年全面生产，TRB正在与其他潜在客户讨论更多的中高产量外壳生产。
SGL Carbon公司也将于2021年开始为一家北美汽车制造商生产碳和玻璃纤维复合材料电池外壳的顶层和底层。大批量应用是电动汽车底盘的关键部分，满足严格的要求，重量，刚度，冲击保护，热管理，防火，水和气体的不透气性。
另一家向电池箱供应材料的公司是的预浸料使用了符合酚醛性能的生物基聚糠醇(PFA)热固性树脂。其PS200半固化片符合消防要求飞机电池由欧洲航空安全局(EASA认证),并已经在使用通用航空飞机的制造商,在模拟电池起火测试显示一个内部温度达到1100°C,而从未超过250°C和电池箱外从不焚烧或分解。还提供用亚麻、玻璃、芳纶、玄武岩或碳纤维增强的PFA预浸料，并通过了飞机和铁路的火焰、烟雾和毒性(FST)测试。
结构塑料公司表示，该公司还开发了SMC材料，这些材料具备许多独特的防火性能，包括减少或消除热失控的能力，以及自动灭火的能力。自2012年以来，该公司一直在与汽车公司合作生产电动汽车电池外壳。
与此同时，IDI Composites International 推出了一种专为电动汽车(EV)和新能源汽车(NEV)市场制造电池外壳系统而设计的新型纤维增强树脂系列产品。
威廉姆斯高级工程公司在其轻便且可扩展的FW-EVX车辆平台上展示了 结构CFRP电池盒外壳。38个电池模块位于汽车的铝质和CFRP单壳内，每个模块136毫米宽，内部装有10个袋式锂离子电池。38个电池模块盒中的每一个均使用平坦的CFRP薄板和高度自动化的正在申请专利的223工艺制成。盒子表面的薄片部分已固化，在它们之间留有未固化的柔性铰链。这些允许将部分固化的片材折叠成盒子，接着进行最终固化和粘合以产生坚固的外壳。每个盒子都是耐冲击，承重的外骨骼，有助于防撞安全。盒子被放置并固定在一起，以通过硬壳提供显着的扭转和弯曲刚度，这使设计人能减轻其他结构的重量，来提升车辆的燃油经济性和性能。
原标题：《【复材资讯】全球燃料电池汽车存量翻番，碳纤维复合材料将大有用途》
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