Наразі найпоширенішими технологіями зберігання водню є зберігання в газоподібному стані під високим тиском, кріогенне зберігання рідин та твердотільне зберігання. Серед них зберігання в газоподібному стані під високим тиском стало найзрілішою технологією завдяки низькій вартості, швидкій заправці воднем, низькому споживанню енергії та простій конструкції, що робить його переважною технологією зберігання водню.
Чотири типи резервуарів для зберігання водню:
Окрім нових повністю композитних резервуарів типу V без внутрішньої обшивки, на ринок вийшли чотири типи резервуарів для зберігання водню:
1. Суцільнометалеві резервуари типу I: ці резервуари пропонують більшу місткість при робочому тиску від 17,5 до 20 МПа з нижчими витратами. Вони використовуються в обмежених кількостях для вантажівок та автобусів, що працюють на стисненому природному газі (СПГ).
2. Композитні резервуари з металевим покриттям типу II: ці резервуари поєднують металеве покриття (зазвичай сталеве) з композитними матеріалами, намотаними в кільцевому напрямку. Вони забезпечують відносно велику місткість при робочому тиску від 26 до 30 МПа за помірних витрат. Вони широко використовуються для автомобілів, що працюють на стисненому природному газі (СПГ).
3. Повністю композитні резервуари типу III: ці резервуари мають меншу місткість при робочому тиску від 30 до 70 МПа, металеві вкладиші (сталь/алюміній) та вищу вартість. Вони знаходять застосування в легких транспортних засобах на водневих паливних елементах.
4. Резервуари з композитного пластику типу IV: ці резервуари мають меншу місткість при робочому тиску від 30 до 70 МПа, з вкладишами, виготовленими з таких матеріалів, як поліамід (PA6), поліетилен високої щільності (HDPE) та поліефірні пластики (PET).
Переваги резервуарів для зберігання водню типу IV:
Наразі резервуари типу IV широко використовуються на світових ринках, тоді як резервуари типу III все ще домінують на ринку комерційного зберігання водню.
Загальновідомо, що коли тиск водню перевищує 30 МПа, може виникнути незворотне водневе окрихчення, що призводить до корозії металевої оболонки та утворення тріщин і розломів. Така ситуація потенційно може призвести до витоку водню та подальшого вибуху.
Крім того, алюмінієвий металевий матеріал та вуглецеве волокно в шарі обмотки мають різницю потенціалів, що робить прямий контакт між алюмінієвою обмоткою та вуглецевим волокном схильним до корозії. Щоб запобігти цьому, дослідники додали шар корозії, що розряджається, між обмоткою та шаром обмотки. Однак це збільшує загальну вагу резервуарів для зберігання водню, що додає логістичних труднощів та витрат.
Безпечне транспортування водню: пріоритет:
Порівняно з резервуарами типу III, резервуари для зберігання водню типу IV пропонують значні переваги з точки зору безпеки. По-перше, резервуари типу IV використовують неметалеву обшивку, що складається з композитних матеріалів, таких як поліамід (PA6), поліетилен високої щільності (HDPE) та поліефірні пластики (PET). Поліамід (PA6) пропонує чудову міцність на розтяг, ударостійкість та високу температуру плавлення (до 220℃). Поліетилен високої щільності (HDPE) демонструє чудову термостійкість, стійкість до розтріскування під впливом навколишнього середовища, міцність та ударостійкість. Завдяки армуванню цими пластиковими композитними матеріалами, резервуари типу IV демонструють чудову стійкість до водневого окрихчення та корозії, що призводить до подовження терміну служби та підвищення безпеки. По-друге, легка вага пластикових композитних матеріалів зменшує вагу резервуарів, що призводить до зниження логістичних витрат.
Висновок:
Інтеграція композитних матеріалів у резервуари для зберігання водню типу IV є значним кроком у підвищенні безпеки та продуктивності. Використання неметалевих вкладишів, таких як поліамід (PA6), поліетилен високої щільності (HDPE) та поліефірні пластики (PET), забезпечує покращену стійкість до водневого окрихчення та корозії. Крім того, легкі характеристики цих пластикових композитних матеріалів сприяють зменшенню ваги та зниженню логістичних витрат. Оскільки резервуари типу IV набувають широкого використання на ринках, а резервуари типу III залишаються домінуючими, постійний розвиток технологій зберігання водню має вирішальне значення для реалізації повного потенціалу водню як чистого джерела енергії.
Час публікації: 17 листопада 2023 р.