CNG气瓶
定义
CNG气瓶指以可重复充装方式盛装压缩天然气的压力容器，其内部介质是以甲烷为主要成分、经加压处理的气态天然气[4][2]。中国国家标准将车用压缩天然气界定为储存于专用压力容器中、用作车用燃料的压缩天然气，并规定其压力不超过25 MPa[4]。车用气瓶的公称工作压力一般取20 MPa或25 MPa[1]。
按结构与材料，气瓶通常归为4种型号：全金属气瓶，以及内胆外加环向缠绕、整体缠绕的复合气瓶，内胆可为钢、铝或塑料[2]。全金属钢质气瓶由瓶体独立承受全部压力载荷，复合气瓶则由内胆承担密封、纤维缠绕层承担主要强度[5][2]。气瓶除瓶体外，还包括瓶阀、瓶帽和超压泄放装置等安全附件，其中泄压装置多采用爆破片与易熔塞组合形式[2]。
原理
气瓶的储气能力来自气体的可压缩性。在等温条件下，一定质量气体的体积与压力成反比，压力由常压提高到20 MPa时，同样容积可容纳的气体量约为常压下的200倍，因此较小的水容积即可储存可供车辆行驶较长距离的燃料[4]。储气量通常以标准状态下的气体体积折算，需要结合水容积和充装压力计算[6]。
在受力上，薄壁圆筒承受内压时，环向应力约为轴向应力的2倍，故复合气瓶多以环向缠绕方式沿筒身加强，全缠绕结构则在筒身和封头部位都铺覆纤维[2]。缠绕层通常由树脂浸渍的长纤维制成，纤维承担拉应力，内胆主要起密封和传递载荷的作用[7]。
使用中气瓶还需配置安全泄放设计：温度或压力超出设定范围时，易熔塞或爆破片动作释放内部气体，避免瓶体因超压或火烧而失效[2]。加气站一侧通过压缩机分级加压，并以储气瓶组、储气井等设施保持压力和流量，从而缩短单车加气时间[8]。
发展历程
中国在1998年发布了首部汽车用压缩天然气钢瓶国家标准，当时适用压力为16～20 MPa、公称容积30～120 L，并明确不适用于加气站贮气钢瓶[9]。此后该标准在2011年、2022年两次修订，现行版本将公称工作压力扩展到20 MPa和25 MPa，公称容积30～300 L，设计使用寿命定为15年[1]。
钢质内胆环向缠绕气瓶的专门标准于2009年发布并实施，适用于20 MPa或25 MPa的产品；2022年又发布了修订版本，同时配套的定期检验评定标准也同步更新[10][11]。复合材料路线的进展体现在大容积产品上，采用碳纤维缠绕成型的大型气瓶因质量轻、强度高、耐腐蚀，被用于海洋油田天然气开发和陆上储运场景[7]。
气质标准同步演进：车用压缩天然气国家标准于2000年首次发布，2017年第一次修订，2026年发布的新版本增加了甲烷值不低于65的要求，并规定甲烷值低于70时加气站须公示具体数值，新标准自2027年8月1日起实施[12][13]。
应用
最主要的用途是天然气汽车的车载燃料储存，气瓶固定安装于轿车、公交车和货运车辆上[14]。钢瓶标准明确其仅用于固定在汽车上、充装符合车用压缩天然气质量要求的气体[1]。行业统计显示，乘用车是主要应用车型，2022年占比约81.68%[14]。
另一类用途是加气站和储配站的固定储气。站内储气设施主要有储气瓶组和地下储气井两种形式，前者单瓶水容积多为60 L或80 L，后者单井水容积约2 m³，两者在建设成本、检验维护和安全性上各有取舍[8]。相关设计规范要求固定式储气瓶组的总几何容积不宜大于18 m³，储气设施需设置切断阀、安全阀和放散管[15]。储气瓶组还用于天然气储运和瓶组供气站，为管网未覆盖区域供气[5][16]。
局限
储气密度受压力等级限制。受材料强度和温度条件约束，车用气瓶工作压力长期停留在20 MPa至25 MPa区间，同等容积下储存的能量仍明显低于液化天然气，续航能力因此受限[1][17]。全金属钢瓶质量较大，会挤占车辆的有效载荷和安装空间，在对重量敏感的平台上的适用性较差[18]。
材料性能会随使用时间退化。气瓶长期在高压下承受振动、冲击和交变载荷，气体内微量硫化氢和水分还可能造成内壁腐蚀，进而出现凹坑、疲劳裂纹、划伤或鼓包等缺陷[19]。因此这类气瓶不能无限期使用，车用压缩天然气瓶的定期检验周期为3年，使用年限最长不超过15年，出租车用气瓶最长不超过8年[3]。
复合气瓶另有薄弱环节。缠绕层一旦出现纤维断裂、树脂开裂或分层，强度会下降，且这类损伤往往难以从外观直接判断，检验时需要专门检查缠绕层状态[19]。此外，气瓶对气质有依赖：硫化氢和水分超标会腐蚀瓶体并降低设备强度，因此气瓶必须充装符合气质标准的气体[20]。
参见
参考资料
- 标准列表_中国标准在线服务网 [引用日期2026-10-29]
- CNG气瓶 [引用日期2026-10-29]
- 日照市车用气瓶使用管理安全须知 [引用日期2026-10-29]
- ICS 75.060 [引用日期2026-10-29]
- 压缩天然气钢瓶市场趋势：车用主导格局松动，储运高价值赛道成增量焦点 [引用日期2026-10-29]
- article-33509 [引用日期2026-10-29]
- 大型碳纤维复合材料气瓶在压缩天然气储运领域中的研制与应用进展 [引用日期2026-10-29]
- CNG储气装置的安全评价及预防处置技术 [引用日期2026-10-29]
- csres.com 上的网页 [引用日期2026-10-29]
- catarc.org.cn 上的 PDF 文件 [引用日期2026-10-29]
- 金属CNG气瓶检测 [引用日期2026-10-29]
- 新版《车用压缩天然气》强制性国家标准发布 [引用日期2026-10-29]
- 新版《车用压缩天然气》强制性国家标准（GB18047-2026）(PDF) [引用日期2026-10-29]
- 2025年CNG气瓶行业现状分析：CNG气瓶广泛应用于交通工具领域_报告大厅 [引用日期2026-10-29]
- 3 CNG供应站 [引用日期2026-10-29]
- 中国工程建设标准知识服务网 [引用日期2026-10-29]
- CNGvsLNG 两大天然气车用燃料优劣对比 - 当前位置： 燃气网 » 燃气知识 » 正文 [引用日期2026-10-29]
- 复合式天然气瓶缠绕工艺研究-中国设备工程2024年17期-知网阅读 [引用日期2026-10-29]
- 车用压缩天然气气瓶定期检验 [引用日期2026-10-29]
- [科普中国]-车用压缩天然气 [引用日期2026-10-29]