Obecnie najczęstsze technologie magazynowania wodoru obejmują wysokociśnieniowe magazynowanie gazowe, przechowywanie cieczy kriogenicznych i magazynowanie stanu stałego. Wśród nich składa gazu wysokociśnieniowego pojawiła się jako najbardziej dojrzała technologia ze względu na jej niski koszt, szybkie tankowanie wodoru, niskie zużycie energii i prosta struktura, co czyni go preferowaną technologią magazynowania wodoru.
Cztery rodzaje zbiorników do przechowywania wodoru:
Oprócz nowych zbiorników kompozytowych typu V bez wewnętrznych wkładek, na rynek weszły cztery rodzaje zbiorników wodoru:
1. Type I All-Metal Tanks: Te zbiorniki oferują większą pojemność na presjach roboczych od 17,5 do 20 MPa, przy niższych kosztach. Są one stosowane w ograniczonych ilościach dla ciężarówek i autobusów sprężonego gazu ziemnego).
2. Zbiorniki kompozytowe wyłożone metalem II: Te zbiorniki łączą metalowe wkładki (zwykle stalowe) z materiałami kompozytowymi rannymi w kierunku obręczy. Zapewniają stosunkowo dużą pojemność na presji roboczej między 26 a 30 MPa, przy umiarkowanych kosztach. Są szeroko stosowane do zastosowań pojazdów CNG.
3. Type III All-Composite Tanks: Te zbiorniki mają mniejszą pojemność przy ciśnieniach roboczych między 30 a 70 MPa, z metalowymi wkładkami (stal/aluminium) i wyższe koszty. Znajdują zastosowania w lekkich pojazdach wodorowych ogniw paliwowych.
4. Typowe zbiorniki kompozytowe wyłożone plastikiem: Te zbiorniki oferują mniejszą pojemność przy ciśnieniach roboczych między 30 a 70 MPa, z wkładkami wykonanymi z materiałów takich jak poliamid (PA6), polietylen o wysokiej gęstości (HDPE) i poliestrowe tworzywa sztuczne (PET).
Zalety zbiorników wodoru typu IV:
Obecnie zbiorniki typu IV są szeroko stosowane na rynkach globalnych, podczas gdy zbiorniki typu III nadal dominują na komercyjnym rynku magazynowania wodoru.
Dobrze wiadomo, że gdy ciśnienie wodoru przekracza 30 MPa, może wystąpić nieodwracalne kruchość wodoru, co prowadzi do korozji metalowej wkładki i powodująca pęknięcia i pęknięcia. Ta sytuacja może potencjalnie prowadzić do wycieku wodoru i późniejszej eksplozji.
Dodatkowo, metal glinowy i włókno węglowe w warstwie uzwojenia mają różnicę potencjałową, tworząc bezpośredni kontakt między wkładką aluminiową a uzwojeniem włókna węglowego podatne na korozję. Aby temu zapobiec, naukowcy dodali warstwę korozji rozładowania między wkładką a warstwą uzwojenia. Zwiększa to jednak ogólną wagę zbiorników do przechowywania wodoru, zwiększając trudności i koszty logistyczne.
Bezpieczny transport wodoru: priorytet:
W porównaniu ze zbiornikami typu III zbiorniki do przechowywania wodoru typu IV oferują znaczące zalety pod względem bezpieczeństwa. Po pierwsze, zbiorniki typu IV wykorzystują niestabilne wkładki złożone z materiałów kompozytowych, takich jak poliamid (PA6), polietylen o dużej gęstości (HDPE) i poliestrowe tworzywa sztuczne (PET). Poliamid (PA6) oferuje doskonałą wytrzymałość na rozciąganie, odporność na uderzenie i wysoką temperaturę topnienia (do 220 ℃). Polietylen o wysokiej gęstości (HDPE) wykazuje doskonałą odporność na ciepło, odporność na pęknięcie środowiska, wytrzymałość i odporność na uderzenie. Wraz ze wzmocnieniem tych plastikowych materiałów kompozytowych zbiorniki typu IV wykazują doskonałą odporność na kruchość wodoru i korozję, co powoduje przedłużoną żywotność usług i zwiększone bezpieczeństwo. Po drugie, lekka natura plastikowych materiałów kompozytowych zmniejsza ciężar zbiorników, co powoduje niższe koszty logistyczne.
Wniosek:
Integracja materiałów kompozytowych w zbiornikach wodoru typu IV stanowi znaczący postęp w zwiększaniu bezpieczeństwa i wydajności. Przyjęcie nieinmetalicznych wkładek, takich jak poliamid (PA6), polietylen o dużej gęstości (HDPE) i poliestrowe tworzywa sztuczne (PET), zapewnia lepszą odporność na zakręcanie wodoru i korozję. Ponadto lekka charakterystyka tych plastikowych materiałów kompozytowych przyczynia się do zmniejszenia wagi i niższych kosztów logistycznych. Ponieważ zbiorniki typu IV zyskują szerokie zastosowanie na rynkach, a zbiorniki typu III pozostają dominujące, ciągły rozwój technologii magazynowania wodoru ma kluczowe znaczenie dla realizacji pełnego potencjału wodoru jako źródła czystej energii.
Czas po: 17.11.2023