今天我们讲惠同新材的第三种金属纤维:钛纤维。
钛这种金属具有轻质高强且耐高温的物理属性,其密度仅为44.51g/cm³,是钢(7.85g/cm³)的57%、J 铜(8.96g/cm³)的 50%,但抗拉强度可达 600-1200MPa,合金化后(Ti-6Al-4V)抗拉强度可提升至1100-1400MPa,约为钢的2倍、铝合金的1.5倍,是所有工程金属中最高的。
钛纤维具有耐高温、耐低温、耐腐蚀、轻质、冲击能量吸收能力强等一系列优点。因此,钛纤维及钛纤维多孔材料的应用范围更广,可应用于严苛环境。
虽然有如此优质的物理属性,但就是一直叫好不作。
我们在研究惠同新材之前,一直认为钛金属在医疗领域的价值最大,作为天然骨组织的替代品,具备较高的医疗价值。直到深度了解惠同新材之后才发现,钛纤维的应用场景也非常宽广。
A股市场上的钛
目前,北交所的天力复合(920576.BJ)将金属钛用于卫星制造,拥有钛-钢复合板钛-不锈钢复合板等产品。天工股份(920068.BJ)也是钛加工企业,用于苹果手机的边框,当然现在苹果已经不用这种设计了。
| 公司名称 | 市场地位 | 当前市盈率 |
|---|---|---|
| 宝钛股份 | 国内钛材市占率第一 (22.3%) | 42.65 |
| 西部超导 | 高端钛合金市占率第二 (18.1%) | 50.34 |
| 钛能化学 | 钛白粉国内第二 (产能 40 万吨) | 44.44 |
| 西部材料 | 钛/钢复合板国内第一 | 101.54 |
| 金天钛业 | 国内钛材市占率第三 (14.6%) | 102.64 |
| 安宁股份 | 国内钛精矿龙头 | 18.31 |
| 钒钛股份 | 国内钛原料重要供应商 | 亏损 |
在A股市场上,只有惠同新材、西部材料(002149.SZ)的菲尔特(873577.NQ)两家公司是把钛金属制作成纤维的公司。
全球钛纤维现状
钛纤维的全球第一生产企业依旧是比利时的Bekaert(贝卡尔特),当然,Bekaert也不单独售卖钛纤维,仍以产成品的钛纤维毡为主,全球金属纤维市场份额约 41.66%。
其次,美国的斯坦福先进材料公司(Stanford Advanced Materials),市场份额约 10%。
排名第三的是美国的莫特公司(Mott Corporation),市场份额约8%。
因为数据的问题,我们暂时无法判断惠同新材钛纤维的市场排名,但是在国内应该应是第一名。
工业制氢PEM电解槽
我们在上一篇研究铁铬铝纤维时提到,该产品可用于制氢的电解槽。而钛纤维正在取代铁铬铝纤维成为市场主流。
在惠同新材官网显示,该产品的应用领域就是工业化制氢PEM电解槽阳极扩散层、高性能钛基金属氧化物电极改性制备材料(燃料电池)、高尔夫球杆增强(减重)材料,航天航空装备材料。
之所以取代铁铬铝纤维,主要的原因是无法承受强酸的腐蚀环境,会快速氧化失效。而钛纤维有着卓越的耐腐蚀性。在PEM严苛环境中稳定服役超4000小时。
不过,钛纤维的成本明显高于铁铬铝纤维3到5倍,在电解效率上,钛纤维高于铁铬铝纤维约80%。
惠同新材、荣晖控股(08213.HK) (海韵彩)、新余金通科技等已实现钛纤维毡国产化,成本降至进口的60%,且有加速替代迹象。
不过,对于碱性电解槽电极材料,目前仍以镍基合金和不锈钢为主,钛纤维和铁铬铝纤维应用均处于初级阶段。
目前,惠同新材钛纤维毡是进口产品的良好替代品。公司可根据客户要求,定制生产最大尺寸 1200mm*1500mm、厚度范围 0.2mm-5mm、孔隙率范围 50-90%的钛纤维毡。(来自湘江储能网)
从公开资料来看,钛纤维在 PEM 电解槽阳极的综合性能已经形成技术壁垒,目前无任何材料能全面替代。这与纳科诺尔(920522.BJ)在固态电池生产线的不可或缺性一样,是关键的一环。
但是纳科诺尔(920522.BJ)的市值90.73亿元,而惠同新材(920751.BJ)的市值仅16.51亿元。
跟随着绿色氢能市场的规模不断扩大,储能市场的快速发展,PEM电解槽的需求正在快速上升。除国内市场以外,欧洲和北美各国政府都在大力投资氢能基础设施,这样的市场发展,催生了对钛纤维毡等先进材料的强劲需求。
钛纤维在燃料电池中的应用
刚才我们讲的是“用电制氢”,燃料电池是“用氢发电”。既然制氢用钛纤维,那么反过来,用氢发电也同样用到钛纤维。这就是PEM燃料电池(质子交换膜燃料电池)。
两者的应用场景不同,电解槽主要在风光发电市场,将电转换为氢气。而PEM燃料电池是消费端,也就是把氢气运输到目的地再转换为电能。
其中,最核心的就是LGDL电极材料,其中,钛纤维毡是确保高效可靠的电化学反应的关键材料。
在汽车行业,PEM燃料电池被用于为电动汽车、公共汽车和卡车提供动力。PEM燃料电池还可用作医院和数据中心等关键基础设施的备用电源。
军工、露营和应急响应等便携式电源应用,PEM燃料电池是一种热门选择。燃料电池非常适合便携式应用。
在住宅和商业建筑等固定式电源应用中,PEM燃料电池是传统电源提供可持续的替代方案。总之,钛纤维毡作为LGDL电极材料,在各种应用中的PEM燃料电池的 LGDL 组件中发挥着至关重要的作用,确保高效可靠的电化学反应。
钛纤维PK多孔钛板
在应用市场方面,钛纤维的对手是多孔钛板、碳纤维。
钛纤维和多孔钛板的物理结构不同:
| 钛粉 | 钛纤维 |
钛纤维毡的制造方法包括湿法纺丝、干法纺丝和熔融纺丝。纤维束经纺丝设备拉伸和固化后形成连续的纤维毡。
多孔钛板的制备通常采用粉末冶金、泡沫模板法或化学蚀刻等工艺。通过控制粉末的成分和加工参数,可以获得具有特定孔隙率的钛板。
钛纤维毡在航空航天、汽车和医疗器械行业有着广泛的应用。而多孔钛板主要用于过滤、吸附、生物医学、声学和热交换等领域。
钛纤维PK碳纤维
碳纤维的直径最小可达到10μm、惠同新材的钛纤维是8μm。碳纤维和钛的性能有很多共同之处,都可以用于航天、汽车、建造、制造部件、医疗设备、机器人技术、风力涡轮机、体育用品。
两者之间也有一些区别,碳纤维比钛合金略硬 ,钛的熔点比碳纤维高,碳纤维通常比钛合金更贵,这是因为其制造工艺复杂。
除电解槽和电池外,钛纤维毡在航空航天、汽车和医疗器械行业等领域。但是,我们无法确定惠同新材的钛纤维在这些领域有落地的业务。
比如,中国航发WS-15(歼-20装机)的燃烧室衬里采用了多孔钛纤维毡复合结构。以解决高温燃气冲刷导致的寿命短板的问题,让发动机大修间隔从 2000小时提升至3500小时。另外,空客A320neo低压涡轮叶片、空客 A350喷管调节片均采用钛纤维。
在航天航空领域,我们的北斗三号卫星天线展开机构采用的是钛纤维编织弹簧。祝融号火星车的车体框架采用钛纤维泡沫复合材料。神舟系列返回舱的内壁隔热层采用的是钛纤维针刺毡。航天服关节部位用钛纤维编织带替代传统纤维。
波音F-18战机的雷达罩采用钛纤维编织网。卫星载荷舱的电子设备底部采用钛纤维散热垫。长征五号火箭的关键电缆采用钛纤维增强芯。
我们了解到,普通工业级的钛纤维直径是20到50μm,航空级钛纤维的直径要小于10μm。国际龙头是比利时贝卡尔特、日本东邦钛业。惠同新材只有产品没有案例。
惠同新材钛纤维的数据,来自其官网
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