В момента най-разпространените технологии за съхранение на водород включват съхранение на газ под високо налягане, криогенно съхранение на течности и съхранение в твърдо състояние. Сред тях съхранението на газ под високо налягане се е очертало като най-зрялата технология поради ниската си цена, бързото зареждане с водород, ниската консумация на енергия и простата структура, което го прави предпочитана технология за съхранение на водород.
Четири вида резервоари за съхранение на водород:
Освен нововъзникващите изцяло композитни резервоари тип V без вътрешни облицовки, на пазара са навлезли четири вида резервоари за съхранение на водород:
1. Изцяло метални резервоари тип I: Тези резервоари предлагат по-голям капацитет при работно налягане от 17,5 до 20 MPa, с по-ниски разходи. Използват се в ограничени количества за камиони и автобуси, работещи със сгъстен природен газ (CNG).
2. Резервоари тип II с метална облицовка от композитни материали: Тези резервоари комбинират метални облицовки (обикновено стоманени) с композитни материали, навити в посока на обръч. Те осигуряват относително голям капацитет при работно налягане между 26 и 30 MPa, с умерени разходи. Те се използват широко за приложения в превозни средства, работещи с природен газ (CNG).
3. Резервоари тип III, изцяло от композит: Тези резервоари се характеризират с по-малък капацитет при работно налягане между 30 и 70 MPa, с метални облицовки (стомана/алуминий) и по-високи разходи. Те намират приложение в леки превозни средства с водородни горивни клетки.
4. Резервоари тип IV с пластмасово покритие от композитни материали: Тези резервоари предлагат по-малък капацитет при работно налягане между 30 и 70 MPa, с облицовки, изработени от материали като полиамид (PA6), полиетилен с висока плътност (HDPE) и полиестерни пластмаси (PET).
Предимства на резервоарите за съхранение на водород тип IV:
В момента резервоарите тип IV се използват широко на световните пазари, докато резервоарите тип III все още доминират на пазара за търговско съхранение на водород.
Добре известно е, че когато налягането на водорода надвиши 30 MPa, може да възникне необратимо водородно крехкост, което води до корозия на металната облицовка и води до пукнатини и счупвания. Тази ситуация може потенциално да доведе до изтичане на водород и последваща експлозия.
Освен това, алуминиевият метал и въглеродните влакна в слоя на намотката имат потенциална разлика, което прави директния контакт между алуминиевата облицовка и намотката от въглеродни влакна податлив на корозия. За да предотвратят това, изследователите са добавили слой против корозия между облицовката и слоя на намотката. Това обаче увеличава общото тегло на резервоарите за съхранение на водород, което води до логистични трудности и разходи.
Сигурен транспорт на водород: Приоритет:
В сравнение с резервоарите тип III, резервоарите за съхранение на водород тип IV предлагат значителни предимства по отношение на безопасността. Първо, резервоарите тип IV използват неметални облицовки, съставени от композитни материали като полиамид (PA6), полиетилен с висока плътност (HDPE) и полиестерни пластмаси (PET). Полиамидът (PA6) предлага отлична якост на опън, устойчивост на удар и висока температура на топене (до 220℃). Полиетиленът с висока плътност (HDPE) показва отлична топлоустойчивост, устойчивост на напукване от външни напрежения, жилавост и устойчивост на удар. С подсилването на тези пластмасови композитни материали, резервоарите тип IV демонстрират превъзходна устойчивост на водородно крехкост и корозия, което води до удължен експлоатационен живот и повишена безопасност. Второ, лекият характер на пластмасовите композитни материали намалява теглото на резервоарите, което води до по-ниски логистични разходи.
Заключение:
Интегрирането на композитни материали в резервоарите за съхранение на водород тип IV представлява значителен напредък в повишаването на безопасността и производителността. Въвеждането на неметални облицовки, като полиамид (PA6), полиетилен с висока плътност (HDPE) и полиестерни пластмаси (PET), осигурява подобрена устойчивост на водородно крехкост и корозия. Освен това, леките характеристики на тези пластмасови композитни материали допринасят за намаляване на теглото и по-ниски логистични разходи. Тъй като резервоарите тип IV получават широко приложение на пазарите, а резервоарите тип III остават доминиращи, непрекъснатото развитие на технологиите за съхранение на водород е от решаващо значение за реализиране на пълния потенциал на водорода като чист енергиен източник.
Време на публикуване: 17 ноември 2023 г.