【成果】上海石化研制的北京冬奥碳纤维氢能火炬飞扬安全可靠性高，满足轻量化、小型化、外形匹配要求，且使用氢气为燃料使用零排放，为世界首创；上海石化和中国中车协同创新，研制的高性能低成本碳纤维复合材料成功应用于广州高速地铁列车车头罩，为国内首创；上海石化制造的铝材内胆碳纤维缠绕氢气瓶、树脂内胆碳纤维缠绕氢气瓶成功应用于35兆帕氢气瓶缠绕，以国产碳纤维缠绕氢气瓶，又是国内首创。

    胡拥军

    近年来，上海石化小丝束、大丝束碳纤维作为新材料，已经在油田抽油杆、桥梁隧道管道补强、设备耐磨制件等多个领域得到应用，并在一些高端领域取得重大突破，有力提升了我国碳纤维应用水平。特别是2021年，上海石化碳纤维在冬奥火炬、广州地铁、氢气瓶缠绕三大应用领域闪亮登场、引人注目。

    中国石化主动请缨，发挥上海石化碳纤维生产基地的产业优势，把制造高技术含量的碳纤维火炬当作一项重大使命。同时，利用研发制造碳纤维复合材料火炬外壳的契机，加快推进碳纤维及其复合材料核心技术攻关。

    2020年9月底，由上海石化牵头组织的火炬制作团队正式拿到火炬样品，一场协同创新的攻坚战全面展开，在3个月内逐一攻克多项技术难题，形成从碳纤维生产、复合材料制备到产品终端应用的一站式解决方案，解决碳纤维复合材料耐高温、耐燃烧，以及采用氢气为燃料这两大难题。经专家鉴定和实践证明，碳纤维氢能火炬安全可靠性高，并且满足了火炬轻量化、小型化、外形匹配要求。

    今年2月4日，在北京冬奥倒计时一周年活动上，名为飞扬的奥运火炬揭开面纱。兼具中华民族传统特色和现代科技含量的冬奥火炬得到了中央领导、冬奥组委领导的一致认可和较高评价。当前，上海石化正以产业链链长的身份，积极组织火炬各部件量产加工企业开展火炬量产工作。

    被誉为粤港澳大湾区最快地铁、最高时速可达160公里的广州地铁18号线，9月28日首通段正式开通运营。担任运营任务的“湾区蓝”号高速地铁列车，不仅采用了高铁动车的子弹头驾驶舱，而且车头头罩（开闭罩）采用了轻质高强碳纤维复合材料，助力列车轻量化，这在国内尚属首列。

    2019年起，上海石化和中国中车协同创新，开展高性能低成本碳纤维及树脂研发，形成高效率可规模化生产的复合材料结构件一体化成型技术，并对开发的碳纤维复合材料高铁部件进行工艺验证和承载结构性能评价，实现产业化应用。该材料成型工艺具备低成本、一体化特点，将引领下一代高速列车复合材料前端模块的技术革新。

    碳纤维复合材料在储氢领域也获得了重大进展，特别是上海石化自主研发的碳纤维用于缠绕氢气瓶的制造工艺技术，在35兆帕的氢气瓶上已通过检测，各项重要指标都符合国家相关标准。这代表着35兆帕氢气瓶技术已基本成熟，处于扩大应用阶段，并将在商用车上获得大规模应用。

    普通的氢气钢瓶承压在20兆帕左右。钢瓶易受到氢气腐蚀，且重量重、防撞性能差。上海石化制造出的铝材内胆碳纤维缠绕氢气瓶、树脂内胆碳纤维缠绕氢气瓶，解决了这些问题，不仅瓶体重量减轻了一半，而且经高处跌落、撞击等测试，安全性得到保证。

    当前，国内的碳纤维缠绕氢气瓶使用的都是进口碳纤维，上海石化制造的氢气瓶全部采用自己生产的碳纤维，性能完全达标，是国内首家。明年，上海石化1.2万吨/年大丝束碳纤维一期项目将建成投产，2024年全部建成投产。大丝束的缠绕效率是小丝束的3~4倍，这将使碳纤维缠绕高压气瓶的制造成本大幅下降，更有利于推动氢能储运技术水平的提升和储运成本的下降，突破氢能产业发展中的储氢瓶颈。