В настоящее время наиболее распространенными технологиями хранения водорода являются хранение газа под высоким давлением, хранение криогенной жидкости и хранение твердого тела. Среди них хранение газа под высоким давлением стало наиболее зрелой технологией из-за ее низкой стоимости, быстрой заправки водородом, низкого потребления энергии и простой структуры, что делает ее предпочтительной технологией хранения водорода.
Четыре типа резервуаров для хранения водорода:
Помимо новых композитных баков типа V без внутренних вкладышей, на рынок вышли четыре типа резервуаров для хранения водорода:
1.Цельнометаллические баки типа I: Эти баки предлагают большую емкость при рабочем давлении от 17,5 до 20 МПа, с более низкими затратами. Они используются в ограниченных количествах для грузовиков и автобусов на сжатом природном газе (CNG).
2. Композитные баки с металлическим покрытием типа II: эти баки сочетают металлические футеровки (обычно стальные) с композитными материалами, намотанными в направлении кольца. Они обеспечивают относительно большую емкость при рабочем давлении от 26 до 30 МПа при умеренных затратах. Они широко используются в транспортных средствах, работающих на сжатом природном газе.
3.Тип III полностью композитные баки: Эти баки имеют меньшую емкость при рабочем давлении от 30 до 70 МПа, с металлическими вкладышами (сталь/алюминий) и более высокую стоимость. Они находят применение в легких транспортных средствах на водородных топливных элементах.
4. Композитные резервуары с пластиковым покрытием типа IV: эти резервуары имеют меньшую емкость при рабочем давлении от 30 до 70 МПа, с покрытием из таких материалов, как полиамид (PA6), полиэтилен высокой плотности (HDPE) и полиэфирные пластики (PET).
Преимущества резервуаров для хранения водорода типа IV:
В настоящее время резервуары типа IV широко используются на мировых рынках, в то время как резервуары типа III по-прежнему доминируют на рынке коммерческого хранения водорода.
Хорошо известно, что при давлении водорода более 30 МПа может возникнуть необратимая водородная хрупкость, приводящая к коррозии металлического футеровочного слоя и образованию трещин и изломов. Такая ситуация может потенциально привести к утечке водорода и последующему взрыву.
Кроме того, алюминиевый металл и углеродное волокно в слое обмотки имеют разность потенциалов, что делает прямой контакт между алюминиевой подложкой и обмоткой из углеродного волокна подверженным коррозии. Чтобы предотвратить это, исследователи добавили разрядный коррозионный слой между подложкой и слоем обмотки. Однако это увеличивает общий вес резервуаров для хранения водорода, добавляя логистические трудности и затраты.
Безопасная транспортировка водорода: приоритет:
По сравнению с резервуарами типа III резервуары для хранения водорода типа IV обладают значительными преимуществами с точки зрения безопасности. Во-первых, резервуары типа IV используют неметаллические вкладыши, состоящие из композитных материалов, таких как полиамид (PA6), полиэтилен высокой плотности (HDPE) и полиэфирные пластики (PET). Полиамид (PA6) обеспечивает превосходную прочность на разрыв, ударопрочность и высокую температуру плавления (до 220 ℃). Полиэтилен высокой плотности (HDPE) демонстрирует превосходную термостойкость, стойкость к растрескиванию под воздействием окружающей среды, прочность и ударопрочность. Благодаря армированию этими пластиковыми композитными материалами резервуары типа IV демонстрируют превосходную устойчивость к водородной хрупкости и коррозии, что приводит к увеличению срока службы и повышению безопасности. Во-вторых, легкий вес пластиковых композитных материалов снижает вес резервуаров, что приводит к снижению логистических затрат.
Заключение:
Интеграция композитных материалов в резервуары для хранения водорода типа IV представляет собой значительный прогресс в повышении безопасности и производительности. Использование неметаллических вкладышей, таких как полиамид (PA6), полиэтилен высокой плотности (HDPE) и полиэфирные пластики (PET), обеспечивает повышенную устойчивость к водородной хрупкости и коррозии. Более того, легкие характеристики этих пластиковых композитных материалов способствуют снижению веса и снижению логистических расходов. Поскольку резервуары типа IV получают широкое распространение на рынках, а резервуары типа III остаются доминирующими, постоянное развитие технологий хранения водорода имеет решающее значение для реализации полного потенциала водорода как источника чистой энергии.
Время публикации: 17 ноября 2023 г.