IV tipa IV tipa ūdeņraža uzglabāšanas tvertnes: Kompozītmateriālu iekļaušana uzlabotai drošībai

Pašlaik visizplatītākās ūdeņraža uzglabāšanas tehnoloģijas ir augsta spiediena gāzveida uzglabāšana, kriogēnā šķidruma uzkrāšana un cietvielu uzglabāšana. Starp tiem augsta spiediena gāzveida uzglabāšana ir kļuvusi par visnobriedušāko tehnoloģiju, pateicoties tās zemajām izmaksām, ātro ūdeņraža degvielu, zemu enerģijas patēriņu un vienkāršu struktūru, padarot to par vēlamo ūdeņraža uzglabāšanas tehnoloģiju.

Četru veidu ūdeņraža uzglabāšanas tvertnes:

Papildus topošajiem V tipa pilnām kompozītmateriālu tvertnēm bez iekšējiem starplikām, tirgū ir ienākuši četru veidu ūdeņraža uzglabāšanas tvertnes:

1.Type I Visu metālu tvertnes: šīs tvertnes piedāvā lielāku jaudu darba spiedienā, sākot no 17,5 līdz 20 MPa, ar zemākām izmaksām. Tos izmanto ierobežotos daudzumos CNG (saspiestu dabasgāzes) kravas automašīnām un autobusiem.

2.Type II ar metālu izklātas kompozītmateriālu tvertnes: Šīs tvertnes apvieno metāla oderējumus (parasti tēraudu) ar kompozītmateriālu brūci stīpas virzienā. Tie nodrošina salīdzinoši lielu jaudu darba spiedienā no 26 līdz 30 MPa ar mērenām izmaksām. Tos plaši izmanto CNG transportlīdzekļu lietojumiem.

3.Type III Visas kompozītmateriālu tvertnes: šīm tvertnēm ir mazāka ietilpība darba spiedienā no 30 līdz 70 MPa, ar metāla starplikām (tērauda/alumīnija) un augstākām izmaksām. Viņi atrod lietojumus vieglos ūdeņraža kurināmā šūnu transportlīdzekļos.

4.Type IV plastmasas izklātas kompozītmateriālu tvertnes: Šīs tvertnes piedāvā mazāku jaudu darba spiedienā no 30 līdz 70 MPa, ar starplikām, kas izgatavotas no tādiem materiāliem kā poliamīds (PA6), augstas 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 tad, kad ūdeņraža spiediens pārsniedz 30 MPa, var rasties neatgriezeniska ūdeņraža emocija, izraisot metāla starplikas koroziju un izraisot plaisas un lūzumus. Šī situācija potenciāli var izraisīt ūdeņraža noplūdi un sekojošu sprādzienu.

Turklāt alumīnija metālam un oglekļa šķiedrai tinuma slānī ir iespējama atšķirība, padarot tiešu kontaktu starp alumīnija oderējumu un oglekļa šķiedras tinumu jutīgu pret koroziju. Lai to novērstu, pētnieki ir pievienojuši izlādes korozijas slāni starp starpliku un tinumu slāni. Tomēr tas palielina ūdeņraža uzglabāšanas tvertņu kopējo svaru, palielinot loģistikas grūtības un izmaksas.

Drošs ūdeņraža transports: prioritāte:
Salīdzinot ar III tipa tvertnēm, IV tipa ūdeņraža uzglabāšanas tvertnes piedāvā ievērojamas priekšrocības drošības ziņā. Pirmkārt, IV tipa tvertnēs tiek izmantoti nemetāliski oderējumi, kas sastāv no kompozītmateriāliem, piemēram, poliamīda (PA6), augstas blīvuma polietilēna (HDPE) un poliestera plastmasas (PET). Poliamīds (PA6) piedāvā lielisku stiepes izturību, trieciena pretestību un augstu kušanas temperatūru (līdz 220 ℃). Augsta blīvuma polietilēna (HDPE) ir lieliska karstuma izturība, vides stresa pretestība, izturība un izturība un trieciena izturība. Ar šo plastmasas kompozītmateriālu pastiprināšanu IV tipa tvertnes parāda izcilu izturību pret ūdeņraža embitlību un koroziju, kā rezultātā rodas pagarināts kalpošanas laiks un uzlabota drošība. Otrkārt, plastmasas kompozītmateriālu vieglais raksturs samazina tvertņu svaru, kā rezultātā rodas zemākas loģistikas izmaksas.

Secinājums:
Kompozītmateriālu integrācija IV tipa ūdeņraža uzglabāšanas tvertnēs ir ievērojams uzlabojums drošības un veiktspējas uzlabošanā. Nemetālisko starpliku, piemēram, poliamīda (PA6), augstas blīvuma polietilēna (HDPE) un poliestera plastmasas (PET) pieņemšana, tiek pieņemta uzlabota izturība pret ūdeņraža baudīšanu un koroziju. Turklāt šo plastmasas kompozītmateriālu vieglās īpašības veicina samazinātu svaru un zemākas loģistikas izmaksas. Tā kā IV tipa tvertnes tiek plaši izmantotas tirgos un III tipa tvertnes joprojām ir dominējošas, nepārtraukta ūdeņraža uzglabāšanas tehnoloģiju attīstība ir būtiska, lai pilnībā realizētu ūdeņraža kā tīras enerģijas avota potenciālu.