由于氫的密度很小，容易滲透，金屬內襯發生氫脆。目前車用儲氫罐使用樹脂內襯、外面包覆樹脂基碳纖維復合材料的IV 型高壓儲氣罐。對內襯所用的樹脂，也要用能阻擋氫滲透的高密度樹脂。
一輛氫動力汽車行駛500公里，需要5公斤氫。由于氫的能量密度小，這5公斤氫需要在700 bar壓力下存儲在容量約200升或3-4倍汽油箱的容積內。
IV型罐、壓力700 bar是當前車用儲氫罐的標配。先進儲氫罐主要表現在，外殼包覆的樹脂基碳纖維復合材料和內襯選用的材料，以及制造工藝。
外殼包覆材料：
目前已經使用儲氫罐外殼包覆的是，熱固性環氧樹脂基碳纖維復合材料。其中碳纖維多用東麗 T700等級的纖維。熱固性碳纖維復合材料，在使用過程中需要在熱壓罐或高溫爐中固化。另外，環氧樹脂基材回收困難，它不符合環保要求。
針對上述問題，早就有了用傳統熱塑性碳纖維復合材料，制造儲氫罐的事例（見下圖）。另外，外包覆材料還用到熱塑樹脂基材，聚苯硫醚（PPS）和聚甲醛（POM）等。
內襯樹脂：
內襯有兩個關鍵要求：抗氫滲透性（確保氣體不會從管道中泄漏）；良好的機械性能（因此氣體可以在高壓下安全儲存）。外殼是環氧樹脂基碳纖維復合材料，一般內襯用高密度聚乙烯（HDPE - high-density polyethylene）。外殼是熱塑樹脂基碳纖維復合材料，內襯用苯二甲酸丁二醇酯（PBT）或 聚苯硫醚（PPS）。
傳統熱塑性復合材料制造儲氫罐，由于其材料本身強度低于熱固性復合材料，至今還一直處于研發狀態。
新型熱塑性碳纖維復合材料：
2018年高溫、高性能熱塑樹脂聚芳醚酮（PAEK）家族進入飛機制造領域。這其中特別是聚醚醚酮（PEEK）和聚醚酮酮（PEKK）與碳纖維組合的熱塑性復合材料。這種新型熱塑性復合材料強度性能比環氧樹脂基復合材料高。它已經部分取代環氧樹脂基復合材料，制造飛機主要受力結構件。空客即將完成的新A320，直徑4米、長8米的機身試驗件，全部用聚醚酮酮（PEKK）碳纖維復合材料制造。
國外用新型熱塑性碳纖維復合材料的報道
1. 今年3月17號一篇外媒報道用熱塑復材制造
高壓儲氣罐。文章從頭至尾沒有說明用什么材料，僅在一張圖片中顯示用了PEEK（見下圖）。
2. 在歐盟資助的民機綜合研發項目中，有一項用多層熱塑復材制造高壓（1000 bar）氮氣罐。此項目今年完成。研發中涉及兩項創新工作：
* 多層熱塑復合材料：APC-2/AS4碳纖維增強
聚醚醚酮（PEEK）無捻紗帶，紗帶兩面包覆一層，厚度為1或2密耳（.001或.002英寸）的熱塑樹脂聚醚酰亞胺（PEI）。
* 制造工藝：自動鋪絲（AFP）。
纖維纏繞（FW）與自動鋪絲（AFP）：
纖維纏繞（FW-Filament winding）是復合材料制造中使用的一種古老工藝。它和自動鋪絲（AFP- Automated Fiber Placement ）初看起來，兩者都是將浸有樹脂的纖維帶纏繞在旋轉的芯模上。但是它們確有本質的差別，不能同日而語。
纖維纏繞（FW）是一種用于制造高壓容器（液化石油氣、壓縮天然氣）、儲氫罐、氧氣罐、水下管道的復合材料技術。它是以粗紗或單絲形式連續增強的過程纏繞在旋轉芯軸上。纏繞角度和加強件的放置由專門設計的機器控制，設備相對簡單，沒有加壓輥，無壓實功能，僅靠纖維的張力壓實。
纖維纏繞(FW)有三種纏繞方式：
纖維纏繞(FW)存在的主要問題:
1. 浸漬環氧樹脂基材的容器在施工現場，對施工現場環境不利。
2. 纏繞工序后，還得將產品送入高溫爐或熱壓罐中固化。既增加了制造周期，又增加了制造成本。
3. 纖維纏繞（FW）在鋪層中，紗帶有間隙、重疊。特別在球形端頭紗帶間隙、重疊十分突出（見下左圖）。
自動鋪絲（AFP）是一個電腦控制的先進的自動化設備。它的鋪絲模塊可以載裝16或32個無捻紗帶卷（slit tape）。鋪放頭可沿多個方向移動。無捻紗帶纏繞(鋪放)的路徑是事先設計好的。路徑可以嚴格控制。纏繞（鋪放）時用激光加熱，軟化紗帶。16、32根紗帶可以同時纏繞（鋪放）。每根紗帶配有激光切割刀，工作中可按程序，切斷幾根。切斷的紗帶，在需要處也可繼續送進，加寬紗帶。鋪絲模塊中還有加壓輥。它可以壓實纏繞(鋪放)的紗帶。自動鋪絲的纏繞用于制造旋轉體的零件，如飛機機身。鋪放用于制造平面類的零件，如機翼蒙皮。
引用787復材技術，制造先進儲氫罐
波音787機身蒙皮，是用預浸環氧基材的，碳纖維無捻紗窄帶（slit tape），經自動鋪絲（AFP）纏繞成整體筒。每一鋪層中，紗帶按設計好的角度鋪放。紗帶與紗帶緊密貼合、無間隙、無重疊、全覆蓋。紗帶的鋪放要求，確保每層中碳纖維能承受最大載荷，同時也確保了層間的連接強度。波音787的復合材料機身制造技術，把材料的性能發揮到極致。至今，波音787進入市場10多年，已有上千架飛機在天空翱翔！
自動鋪絲（AFP）制造儲氣罐實例：
1. 自動鋪絲機帶有激光加熱材料帶的裝置，它是目前用樹脂基碳纖維復材制造高壓儲氫罐最佳設備。下圖是美國NASA與波音公司聯合研制的，直徑5.5米，液氫儲氫罐。
2. 制造儲氣罐龍頭公司QUANTUM與波音等單位，聯合發“自動鋪絲（AFP）與纖維纏繞（FW）混合工藝”制造儲氫罐。其中，球形端頭（dome）用自動鋪絲工藝；等直筒段用纖維纏繞。
根據現有資料，用“混合工藝”一共制造了19個129升儲氫罐試驗件。得出的結果：
* 最新的儲氫罐設計通過了EC79規定的所有計劃試驗，
* 爆破試驗，
* 壓力循環試驗，
* 加速應力斷裂試驗，
* 沖擊損傷試驗，
* 極端溫度循環試驗，
* 新設計的有效建模軟件，
* 在極端溫度情況下，AFP和FW之間的負載轉移仍然是一個挑戰，
* AFP工藝改進以提供更高質量的零件，
* 現場氫氣測試儀，
* 隨著氫氣壓力從0到5000 psi的增加，UTS降低約6%，
* 更新的成本模型，顯示出與全纖維纏繞（FW）儲氫罐相比成本下降20%。，和復合材料用量減少32%（全纖維纏繞（FW）儲氫罐使用76kg復合材料。最新“混合工藝“儲氫罐使用51.68kg復合材料）。
注：EC79是歐盟關于車輛氫動力系統安裝的規定；UTS (-Ultimate tensile strength )極限抗拉強度。
“混合工藝”顯然工藝過程復雜，不利于大批量生產。時至今日還沒有看到QUANTUM公司使用“混合工藝”在批量生產中使用的報道。
3. 歐盟資助的民機研發項目中的高壓氮氣存儲罐。材料用聚醚醚酮（PEEK）熱塑性碳纖維復合材料。制造使用自動鋪絲（AFP）工藝（前面第5頁）。
我們制造什么樣的車用儲氫罐
* 料700 bar IV型儲氫罐；
* 外殼用熱塑性碳纖維復合材料。其中，基材樹
脂用聚芳醚酮（PAEK）系列、碳纖維用T700量級；
* 內襯用與外殼相同的樹脂；
* 制造工藝用自動鋪絲（AFP）技術；
* 在全熱塑性復合材料IV罐的基礎上，研發無內襯的V型儲氫罐。
我們如何制造先進車用儲氫罐
制造車用儲氫罐用可以回收的熱塑性碳纖維復合材料，是世界各國環保的要求。眼下盡管車用儲氫罐，還是使用熱固性復材。但不久的將來，都得使用熱塑性復材的車用儲氫罐。我國制罐企業，在此熱塑與熱固交換時機，與其開始研制熱固性復材700bar車用儲氫罐，還不如直接研制熱塑性700bar車用儲氫罐。
熱塑樹脂選用聚醚醚酮（PEEK）、纖維選用國產T700級碳纖維。復材帶的標準，參照東麗“Toray Cetex? TC1200”。增加一項，材料抵抗氫滲透能力。 試制過程中，形成國產聚醚醚酮碳纖維復合材料帶和樹脂標準。
設計的目標是通過優化層合板結構，充分利用材料的性能，提高材料的抗破壞（泄漏、爆破）安全性。
確定試驗項目，包括壓力試驗、抗沖擊性、化學暴露和其他溫度和壓力循環試驗和規定。
自動鋪絲機選用國內研發的設備（南航肖軍、中科院自動化所等）。
殼體纏繞路徑，借鑒波音787機身筒體制造工藝。重點球形端頭鋪放和等直段過渡區的纏繞。
在儲氫罐研制過程中，開發自動化生產線。自動化生產線不僅滿足生產的批量。還要自動檢測，確保產品質量。
目前使用聚芳醚酮(PAEK)家族系列樹脂，不足之處是價格比環氧樹脂高幾倍。這個價格高的問題只能通過精心設計、精益管理、批量生產降低成本來緩解（空客通過新A320的8米長、全熱塑機身試驗件，得出的結論是，總制造成本相當于鋁合金機身）。
深入討論的問題
1. 球形端頭形狀改進，便于自動鋪絲（AFP），減少復合材料較多的堆積。
2. 球形端頭復材殼體強度計算？
3. 殼體強度計算中，只有纖維無基材樹脂？
4. 制造過程中的質量控制。固化后的罐體為何不用C掃描檢驗？熱塑性復材罐體如何檢驗？
5. 出廠的產品上，標配哪些開關、閥門、傳感器？
結束語：
車用儲氫罐將是繼民用飛機、風電行業，第三大碳纖維復合材料用戶。高溫、高性能熱塑性碳纖維復合材料，制造車用儲氫罐，在國外也只有少數單位在研發。此時我們進入這個項目，基本上與他們處在同一起跑線上。只要參與研制單位齊心協力，一定能拿出一款進入世界汽車市場的熱塑性復材儲氫罐。
附：兩張儲氫罐殼體計算圖
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