在海量储氢技术中,高压气态储氢具备充放氢速度快、容器结构简单等优点,是现阶段主要的储氢方法,而且储运的介质,主要就是储氢瓶(第三届全国钒钛资源与储能科技大会)。
在海量储氢技术中,高压气态储氢具备充放氢速度快、容器结构简单等优点,是现阶段主要的储氢方法,而且储运的介质,主要就是储氢瓶(第三届全国钒钛资源与储能科技大会)。
1、车载储氢瓶类型及发展势头
现在车载储氢瓶主要有以下类型:
I 型:全金属结构,一般为钢。
II型:主如果金属,在环向方向有一些纤维外包裹,主如果钢或铝,玻璃纤维复合材料;金属容器和复合材料共享大约相等的结构载荷。
III 型:带有全复合材料外包装的金属内衬,一般为铝,带有碳纤维复合材料;复合材料承受结构载荷。
IV 型:全复合结构,聚合物——一般是聚酰胺 (PA) 或高密度聚乙烯 (HDPE) 衬里,带有碳纤维或混合碳/玻璃纤维复合材料;复合材料承载所有结构载荷。
V 型:无衬里,全复合结构,现在尚处于研发中。

五种不一样的储氢瓶
随着氢燃料电池和电动汽车的飞速进步与产业化,氢储运的难点正成为全世界的研究热门。储氢瓶是其中极其要紧的一种储运介质,下表列举了不同储氢瓶的各项性能对比。

来源:北京氢燃料电池发动机工程技术研究中心
就当下而言,Ⅳ型储氢气瓶因其水平轻、耐疲劳等特征正成为全世界的研究热门,也是氢燃料电池乘用车储能装备的将来趋势。日本、韩国、美国与挪威等国的 Ⅳ型储氢气瓶均已量产,其余国家也有有关计划加强Ⅳ型气瓶的研究力度。
2、Ⅳ型储氢瓶结构及材料
IV型储氢瓶的结构主要包含以下部分:
内胆:瓶壁总厚度约为20~30mm,最内层与氢气直接接触的是阻气层,厚度约为2~3mm,材料是PA6、PA612、PA11、HDPE等,起阻隔氢气有哪些用途;
中间层:是比较厚的耐压层,材料是CFRP碳纤维增强复合材料,由碳纤维和环氧树脂构成,在保证耐压等级的首要条件下,尽可能减小该层厚度以提升储氢效率;
表层:厚度约为2~3mm,材料是GFRP玻纤增强复合材料,由玻璃纤维和环氧树脂构成。

IV型瓶结构
IV型瓶内胆多使用棉纶6、高密度聚乙烯(HDPE)与PET聚酯塑料等,对应的成型工艺主要为注塑、吹塑和滚塑成型。丰田、现代已量产的IV型瓶均为注塑+焊接工艺,该种成型方法本钱低、运用较广泛、但良品率也较低,且需要配合后续的焊接工序。
3、IV型储氢瓶内胆棉纶材料及有关厂家
内胆是储氢气瓶的核心部件,起到阻隔氢气有哪些用途,其对材料的性能需要有:耐氢气渗透性、耐热性、好的低温力学性能、好的加工性能等等,现在多数是使用棉纶材料,譬如PA6、PA612、PA11等。
1. 宇部兴产:PA6
作为 UBE NYLON ™ 1218IU 商业销售的棉纶 6 树脂由丰田汽车和 Ube Industries 一同开发,用作燃料电池汽车高压氢气罐的塑料衬里材料。自 2014 年初次亮相以来,Ube Industries 一直为 丰田燃料电池车 MIR人工智能 中的应用提供 UBE NYLON ™ 1218IU。
UBE NYLON ™ 1218IU 满足严格的规范,被批准为 MIR人工智能 高压氢气罐的塑料内衬材料。作为储罐最里面的部件,塑料内胆可预防氢气从储罐中泄漏出来。

棉纶 6 树脂在预防氢气渗透方面具备卓越的性能,并具备出色的机械性能,包含耐充填和排放氢气时储罐温度忽然变化的耐久性与低温环境下的抗冲击性。
2. 帝斯曼:PA6
帝斯曼于10年前推出了Akulon Fuel Lock,以响应付用于汽车和户外设施的可持续材料飞速增长的需要。一流的PA6很合适生产比钢替代品轻70%的IV型储氢瓶(第三届全国钒钛资源与储能科技大会),并在整个零件生命周期内提供出色的机械强度、尺寸稳定性和抗冲击性。Akulon Fuel Lock油箱内胆提供出色的阻隔性能,降低氢气从重压容器中渗透泄漏,从而提升汽车安全性和燃油效率。

因为其独特的化学结构,与HDPE和PA11相比,Akulon Fuel Lock具备卓越的性能。该材料在加热到85°C时比HDPE具备更高的安全裕度,并且超越了广泛用的热稳定性安全指标。在-40°C环境中进行的迅速加注测试验证了Akulon Fuel Lock在低温条件下表现好。
3. 杜邦:PA6、PA612
杜邦为燃料电池汽车提供一站式解决方法,涵盖电机和电控、高压电池包、燃料电堆、氢罐等各子系统的材料选择、设计与仿真及零部件测试等。杜邦的 Zytel PA6和Zytel L行动成本 PA612可应用于 IV型储氢瓶内胆,具备以下特质:低氢气渗透率;-40 °C低温下高韧性;吹塑成型或者注塑加焊接方法成型;80°C下强度高于20Mpa;无有害挥发物。

4. 阿科玛:PA11
气瓶内胆是保障FCEV汽车储氢安全(第三届全国钒钛资源与储能科技大会)的重点部件。Rilsan PA11 优秀的物理性能即便在低温条件下仍能维持,使其成为氢气阻隔层的理想材料。
氢气罐工作过程中,内部重压会产生巨大的变化,Rilsan PA11 被证明可以在充压和泄压等重压迅速变化过程中,防止材料产生裂纹和起泡。除此之外,Rilsan PA11 重量极轻,很合适一直急切需要轻量化的电动汽车制造商。
Rilsan PA11 的另一个重点优势是易于加工。无论是滚塑、挤出吹塑、注塑和焊接,还是挤出,都有对应的解决方法。同时还提供Rilsan PA11 粉末涂料用于有关金属的粘结和保护。这种高性能聚酰胺不只可用于车载储氢罐,还可用于加氢站等氢气提供基础设施。





