Pašlaik visizplatītākās ūdeņraža uzglabāšanas tehnoloģijas ir augstspiediena gāzveida uzglabāšana, kriogēnā šķidruma uzglabāšana un cietvielu uzglabāšana. Starp tām augstspiediena gāzveida uzglabāšana ir kļuvusi par visnobriedušāko tehnoloģiju, pateicoties zemajām izmaksām, ātrai ūdeņraža uzpildei, zemajam enerģijas patēriņam un vienkāršajai struktūrai, padarot to par vēlamo ūdeņraža uzglabāšanas tehnoloģiju.
Četri ūdeņraža uzglabāšanas tvertņu veidi:
Papildus jaunajām V tipa pilnībā kompozītmateriālu tvertnēm bez iekšējās oderes tirgū ir parādījušies četru veidu ūdeņraža uzglabāšanas tvertnes:
1. I tipa pilnībā metāla tvertnes: šīm tvertnēm ir lielāka ietilpība pie darba spiediena no 17,5 līdz 20 MPa, un tās ir lētākas. Tās ierobežotā daudzumā tiek izmantotas CNG (saspiestas dabasgāzes) kravas automašīnās un autobusos.
2. II tipa metāla oderējuma kompozītmateriālu tvertnes: šīs tvertnes apvieno metāla oderējumu (parasti tērauda) ar kompozītmateriāliem, kas ir uztīti stīpas virzienā. Tās nodrošina relatīvi lielu ietilpību pie darba spiediena no 26 līdz 30 MPa par mērenām izmaksām. Tās plaši izmanto CNG transportlīdzekļu lietojumos.
3. III tipa pilnībā no kompozītmateriāla izgatavotas tvertnes: šīm tvertnēm ir mazāka ietilpība pie darba spiediena no 30 līdz 70 MPa, metāla oderējums (tērauds/alumīnijs) un augstākas izmaksas. Tās tiek izmantotas vieglajos ūdeņraža degvielas elementu transportlīdzekļos.
4. IV tipa plastmasas oderējuma kompozītmateriāla tvertnes: šīm tvertnēm ir mazāka ietilpība pie darba spiediena no 30 līdz 70 MPa, un to oderējums ir izgatavots no tādiem materiāliem kā poliamīds (PA6), augsta blīvuma polietilēns (HDPE) un poliestera plastmasa (PET).
IV tipa ūdeņraža uzglabāšanas tvertņu priekšrocības:
Pašlaik IV tipa tvertnes tiek plaši izmantotas pasaules tirgos, savukārt III tipa tvertnes joprojām dominē komerciālajā ūdeņraža uzglabāšanas tirgū.
Ir labi zināms, ka, ja ūdeņraža spiediens pārsniedz 30 MPa, var rasties neatgriezeniska ūdeņraža trauslums, kas var izraisīt metāla oderējuma koroziju un plaisas un lūzumus. Šī situācija var izraisīt ūdeņraža noplūdi un sekojošu sprādzienu.
Turklāt alumīnija metālam un oglekļa šķiedrai tinuma slānī ir potenciālu atšķirība, padarot tiešu kontaktu starp alumīnija oderi un oglekļa šķiedras tinumu jutīgu pret koroziju. Lai to novērstu, pētnieki ir pievienojuši izlādes korozijas slāni starp oderi un tinuma slāni. Tomēr tas palielina ūdeņraža uzglabāšanas tvertņu kopējo svaru, radot loģistikas grūtības un izmaksas.
Droša ūdeņraža transportēšana: prioritāte:
Salīdzinot ar III tipa tvertnēm, IV tipa ūdeņraža uzglabāšanas tvertnēm ir ievērojamas priekšrocības drošības ziņā. Pirmkārt, IV tipa tvertnēs tiek izmantoti nemetāliski oderējumi, kas izgatavoti no kompozītmateriāliem, piemēram, poliamīda (PA6), augsta blīvuma polietilēna (HDPE) un poliestera plastmasas (PET). Poliamīds (PA6) piedāvā izcilu stiepes izturību, triecienizturību un augstu kušanas temperatūru (līdz 220 ℃). Augsta blīvuma polietilēnam (HDPE) ir lieliska karstumizturība, izturība pret vides sprieguma plaisāšanu, stingrība un triecienizturība. Pateicoties šo plastmasas kompozītmateriālu pastiprināšanai, IV tipa tvertnes demonstrē izcilu izturību pret ūdeņraža trauslumu un koroziju, kā rezultātā tiek pagarināts kalpošanas laiks un uzlabota drošība. Otrkārt, plastmasas kompozītmateriālu vieglais svars samazina tvertņu svaru, kā rezultātā samazinās loģistikas izmaksas.
Secinājums:
Kompozītmateriālu integrācija IV tipa ūdeņraža uzglabāšanas tvertnēs ir ievērojams progress drošības un veiktspējas uzlabošanā. Nemetālisku oderējumu, piemēram, poliamīda (PA6), augsta blīvuma polietilēna (HDPE) un poliestera plastmasas (PET), izmantošana nodrošina uzlabotu izturību pret ūdeņraža trauslumu un koroziju. Turklāt šo plastmasas kompozītmateriālu vieglās īpašības veicina svara samazināšanu un loģistikas izmaksu samazināšanu. Tā kā IV tipa tvertnes kļūst plaši izmantotas tirgos un III tipa tvertnes joprojām ir dominējošās, nepārtraukta ūdeņraža uzglabāšanas tehnoloģiju attīstība ir izšķiroša, lai pilnībā izmantotu ūdeņraža potenciālu kā tīru enerģijas avotu.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 17. novembris