从节能减排、风电到氢能，一文了解碳纤维复合材料如何为碳中和做出贡献

众所周知，碳纤维增强塑料（CFRP）既轻又强，它在飞机和汽车等领域的使用有助于减轻重量并提高燃油经济性。根据日本碳纤维制造商协会开展的从材料制造到处理的总环境影响的生命周期评估（LCA）表明，使用CFRP对减少二氧化碳排放有重大贡献。

飞机领域：当一架中型客机中碳纤维复合材料CFRP使用量达到50%时（如在波音787和空客A350中CFRP用量已超过50%），每架飞机约使用碳纤维量为20吨，与传统材料相比可实现20%的轻量化，按照每年2000班、每班500英里，运行10年，每架飞机可减少2.7万吨CO₂排放。

汽车领域：当汽车车身重量17%使用CFRP时，由于重量减轻提高了燃油经济性，与传统不使用CFRP的汽车相比，按照终身行驶距离9.4万公里、运行10年，使用CFRP的每辆汽车可减少累计可节省5吨二氧化碳排放量。

除此以外，交通革命、新能源增长和环境需求预计将为碳纤维创造更多新的商机。根据日本东丽公司预测，到2025年，全球碳纤维的需求将以每年17%的速度增长。在航空航天应用领域，东丽预计除了商用飞机外，还将对用于空中出租车和大型无人机等“飞行汽车”的碳纤维产生新的需求。

在风力发电领域，全球各地正在进行大规模的安装。由于场地限制，安装地点正在向海上和低风速地区转移，因此迫切需要提高发电效率。

为了提高发电效率，需要更大的风力涡轮机叶片，但使用传统玻璃纤维复合材料制造它们会使其更容易下垂，从而易使涡轮机叶片夹住塔架并造成损坏的风险。通过使用性能更优的CFRP材料将抑制下垂并减轻重量，从而可以制造更大的风力涡轮机叶片，有助于进一步采用风力发电。

通过将碳纤维复合材料应用于可再生能源风力发电机的叶片，可以制造出叶片比以往更长的风力发电机。由于风力发电机的理论发电量与叶片长度的平方成正比，通过使用碳纤维复合材料可实现大型化，从而提高风力发电机的输出功率。

根据日本东丽于今年5月发布的最新市场预测分析，2022-2025年风电叶片领域对碳纤维需求复合年增长率高达23%；并预计2030年海上风电叶片对碳纤维需求将达到9.2万吨（阅读原文）。

氢能：碳纤维的贡献越来越明显

绿氢是利用太阳能或风能等可再生能源产生的电力，通过电解水生产得到的。作为一种有助于实现碳中和的清洁能源，绿氢一直备受关注，预计未来其需求将大幅增长。此外，氢燃料电池中的使用正在稳步普及，预计未来将有显著增长。

使用高强度碳纤维生产的高压储氢瓶、作为电极材料和气体扩散层使用的碳纤维纸等为氢气生产、运输、储存和利用等完整链条做出积极贡献。

通过在压力容器中使用碳纤维，如压缩天然气（CNG）和氢气瓶等，可以有效减轻重量并提高爆裂压力。用于家庭送货服务的CNG车和天然气运输罐对CNG气瓶的需求正在稳步增长。

此外，随着储氢瓶越来越多地用于使用氢燃料电池的乘用车、卡车、铁路和船舶，预计未来对压力容器中使用的碳纤维的需求也将增加。