高压气态储氢储罐有哪几种?

当前,氢气的储运技术是制约氢能源发展的关键技术之一,氢气储运的成本是氢气制造成本的2-3倍,解决了氢气储运的成本和安全问题,就扫清了阻碍氢能发展的大半障碍。而气态储氢是目前技术最成熟的储氢方式,将氢气在不同压力下压缩,以增加体积密度,用于工业的氢气通常被压缩到15-20MPa的压力,用于燃料电池车辆时,氢气通常被加压至35-70MPa储存。目前已开发出四种类型的气瓶用于氢气的储运。

  • Ⅰ 金属无缝气瓶
  • Ⅱ 金属内胆纤维环向缠绕气瓶
  • Ⅲ 金属内胆纤维全缠绕气瓶
  • Ⅳ 塑料内胆纤维全缠绕气瓶
  • 不同类型气瓶示意图

    由于氢的独特性,气瓶材料应与氢相容,通常三种材料用于储氢瓶的设计和制造:金属(合金钢或铝)、聚合物(高密度聚乙烯或聚酰胺)、纤维(碳纤维或玻璃纤维)。

    01 I型气瓶是由钢制成的无缝容器,壁厚很厚,重量很重。I 型气瓶专为不超过 25 MPa 的压力而设计,是最便宜的储存容器,但用I型气瓶储氢仅能存储其1%总重量的氢气,效率很低。加氢站用瓶式容器部分也采用I 型气瓶,最大工作压力45MPa,这一目前是I 型气瓶储氢的压力极限了。

    I型气瓶

    02 II型气瓶由无缝金属内胆用纤维树脂包裹。重量仅次于I型气瓶,可以承受高达 45-80 MPa 的压力。也可用作氢气加气站的高压缓冲罐。由于使用的纤维数量相对较少,因此其成本具有竞争力。

    II型气瓶

    由于重量重和尺寸大,I型和II型气瓶都不适合燃料电池汽车应用 。

    03 与 I 型和 II 型气瓶相比,III 型和 IV 型气瓶通常更轻.35 MPa 的 III 型气瓶是由无缝铝合金内胆外面包裹纤维树脂复合材料制成,所使用的材料受氢脆的影响较小。由于受金属材料塑性限制的影响,70MPa主要采用 IV 型气瓶,由纤维/树脂包裹的非金属(即塑料)内胆制成,纤维和树脂复合材料提供全部的强度,内胆仅提供密封氢气的作用。IV型气瓶的缺点是氢气会通过塑料内胆向外渗透。目前,多数法规规定,燃料电池汽车用气瓶的氢气渗透率(在 20摄氏度)不应超过 6 Nml/hr/L,以避免安全事故。由于III 型和 IV 型气瓶使用了大量的碳纤维,因此,它们的价格比较昂贵。

    三型气瓶

    四型气瓶

    车辆由于受空间和重量的限制,所以III 型和 IV 型气气瓶是燃料电池汽车用气瓶的最好选择,但?四?型?气瓶?还?未?经过?大?批量?的?应用?,是否?完全?可靠?我们?还?不得而知?,还?需要?时间?的验证?。

     

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