För närvarande inkluderar de vanligaste vätgaslagringsteknikerna högtryckslagring i gasform, kryogen lagring av vätskor och lagring i fast tillstånd. Bland dessa har högtryckslagring i gasform framstått som den mest mogna tekniken på grund av dess låga kostnad, snabba vätgaspåfyllning, låga energiförbrukning och enkla struktur, vilket gör den till den föredragna vätgaslagringstekniken.
Fyra typer av vätgaslagringstankar:
Förutom de framväxande typ V-tankarna av helkomposit utan invändiga foder har fyra typer av vätgastankar kommit ut på marknaden:
1. Helmetalltankar av typ I: Dessa tankar erbjuder större kapacitet vid arbetstryck från 17,5 till 20 MPa, till lägre kostnader. De används i begränsade mängder för CNG-lastbilar (komprimerad naturgas) och bussar.
2. Typ II metallfodrade komposittankar: Dessa tankar kombinerar metallfoder (vanligtvis stål) med kompositmaterial som är lindade i ringform. De ger relativt stor kapacitet vid arbetstryck mellan 26 och 30 MPa, till rimliga kostnader. De används ofta för CNG-fordon.
3. Typ III helkomposittankar: Dessa tankar har en mindre kapacitet vid arbetstryck mellan 30 och 70 MPa, med metallfoder (stål/aluminium) och högre kostnader. De används i lätta vätgasdrivna bränslecellsfordon.
4. Plastfodrade komposittankar av typ IV: Dessa tankar erbjuder mindre kapacitet vid arbetstryck mellan 30 och 70 MPa, med foder tillverkade av material som polyamid (PA6), högdensitetspolyeten (HDPE) och polyesterplast (PET).
Fördelar med typ IV-vätgaslagringstankar:
För närvarande används typ IV-tankar i stor utsträckning på globala marknader, medan typ III-tankar fortfarande dominerar den kommersiella marknaden för vätgaslagring.
Det är välkänt att när vätgastrycket överstiger 30 MPa kan irreversibel vätgasförsprödning uppstå, vilket leder till korrosion av metallfodret och resulterar i sprickor och brott. Denna situation kan potentiellt leda till vätgasläckage och efterföljande explosion.
Dessutom har aluminiummetall och kolfiber i lindningsskiktet en potentialskillnad, vilket gör direktkontakt mellan aluminiumfodret och kolfiberlindningen känslig för korrosion. För att förhindra detta har forskare lagt till ett urladdningskorrosionsskikt mellan fodret och lindningsskiktet. Detta ökar dock den totala vikten på vätgastankarna, vilket bidrar till logistiska svårigheter och kostnader.
Säker vätgastransport: En prioritet:
Jämfört med typ III-tankar erbjuder typ IV-vätgastankar betydande fördelar när det gäller säkerhet. För det första använder typ IV-tankar icke-metalliska foder som består av kompositmaterial som polyamid (PA6), högdensitetspolyeten (HDPE) och polyesterplast (PET). Polyamid (PA6) erbjuder utmärkt draghållfasthet, slagtålighet och hög smälttemperatur (upp till 220 ℃). Högdensitetspolyeten (HDPE) uppvisar utmärkt värmebeständighet, motståndskraft mot miljöspänningar, seghet och slagtålighet. Med förstärkningen av dessa plastkompositmaterial uppvisar typ IV-tankar överlägsen motståndskraft mot väteförsprödning och korrosion, vilket resulterar i en förlängd livslängd och förbättrad säkerhet. För det andra minskar plastkompositmaterialens lätta vikt tankarnas vikt, vilket resulterar i lägre logistiska kostnader.
Slutsats:
Integreringen av kompositmaterial i typ IV-tankar för lagring av vätgas representerar ett betydande framsteg när det gäller att förbättra säkerhet och prestanda. Användningen av icke-metalliska foder, såsom polyamid (PA6), högdensitetspolyeten (HDPE) och polyesterplast (PET), ger förbättrad motståndskraft mot väteförsprödning och korrosion. Dessutom bidrar de lätta egenskaperna hos dessa plastkompositmaterial till minskad vikt och lägre logistikkostnader. I takt med att typ IV-tankar får större användning på marknaderna och typ III-tankar förblir dominerande, är den kontinuerliga utvecklingen av lagringstekniker för vätgas avgörande för att realisera vätgasens fulla potential som en ren energikälla.
Publiceringstid: 17 november 2023