В даний час найбільш поширені технології зберігання водню включають газоподібне зберігання під високим тиском, кріогенне зберігання рідини та твердотільний накопичувач. Серед них зберігання газу під високим тиском стало найбільш зрілою технологією завдяки своїй низькій вартості, швидкій заправці воднем, низьким енергоспоживанням і простій структурі, що робить його кращою технологією зберігання водню.
Чотири типи резервуарів для зберігання водню:
Окрім повних композитних резервуарів типу V без внутрішніх вкладишів, що з’являються, 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 меншими витратами. Вони використовуються в обмежених кількостях для CNG (стисненого природного газу) вантажівок і автобусів.
2. Композитні резервуари типу II з металевим футеруванням: ці резервуари поєднують металеві вкладиші (як правило, сталь) із композитними матеріалами, намотаними в кільцевому напрямку. Вони забезпечують відносно велику потужність при робочому тиску від 26 до 30 МПа з помірними витратами. Вони широко використовуються для транспортних засобів, що працюють на стисненому природному газі.
3. Повністю композитні резервуари типу III: Ці резервуари мають меншу місткість при робочому тиску від 30 до 70 МПа, металеві вкладиші (сталь/алюміній) і вищу вартість. Вони знаходять застосування в легких автомобілях на водневих паливних елементах.
4. Композитні резервуари типу IV із пластиковим футеруванням: ці резервуари пропонують меншу місткість при робочому тиску від 30 до 70 МПа, з вкладишами, виготовленими з таких матеріалів, як поліамід (PA6), поліетилен високої щільності (HDPE) і поліефірний пластик (PET). .
Переваги резервуарів для зберігання водню типу IV:
В даний час резервуари типу IV широко використовуються на світових ринках, тоді як резервуари типу III все ще домінують на комерційному ринку зберігання водню.
Добре відомо, що коли тиск водню перевищує 30 МПа, може виникнути необоротне водневе окрихчення, що призведе до корозії металевого вкладиша та призведе до тріщин і розломів. Така ситуація потенційно може призвести до витоку водню та подальшого вибуху.
Крім того, металевий алюміній і вуглецеве волокно в шарі обмотки мають різницю потенціалів, що робить безпосередній контакт між алюмінієвим вкладишем і обмоткою з вуглецевого волокна чутливим до корозії. Щоб запобігти цьому, дослідники додали розрядний корозійний шар між вкладишем і шаром обмотки. Однак це збільшує загальну вагу резервуарів для зберігання водню, додаючи логістичних труднощів і витрат.
Безпечне транспортування водню: пріоритет:
У порівнянні з резервуарами типу III резервуари для зберігання водню типу IV пропонують значні переваги з точки зору безпеки. По-перше, резервуари типу IV використовують неметалеві вкладиші, що складаються з композитних матеріалів, таких як поліамід (PA6), поліетилен високої щільності (HDPE) і поліефірний пластик (PET). Поліамід (PA6) забезпечує відмінну міцність на розрив, ударостійкість і високу температуру плавлення (до 220 ℃). Поліетилен високої щільності (HDPE) демонструє чудову термостійкість, стійкість до розтріскування під впливом зовнішнього середовища, міцність і ударостійкість. Завдяки армуванню цими пластиковими композитними матеріалами баки типу IV демонструють чудову стійкість до водневої крихкості та корозії, що забезпечує подовжений термін служби та підвищену безпеку. По-друге, легка природа пластикових композитних матеріалів зменшує вагу резервуарів, що призводить до зниження витрат на логістику.
Висновок:
Інтеграція композитних матеріалів у резервуари для зберігання водню типу IV є значним прогресом у підвищенні безпеки та продуктивності. Використання неметалевих вкладишів, таких як поліамід (PA6), поліетилен високої щільності (HDPE) і поліефірний пластик (PET), забезпечує покращену стійкість до водневої крихкості та корозії. Крім того, легкі характеристики цих пластикових композитних матеріалів сприяють зменшенню ваги та нижчим логістичним витратам. 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