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 очертава като най-зрялата технология поради ниската цена, бързото зареждане с водород, ниската консумация на енергия и простата структура, което го прави предпочитаната технология за съхранение на водород.
Четири вида резервоари за съхранение на водород:
Освен нововъзникващите пълни композитни резервоари тип V без вътрешни облицовки, на пазара навлязоха четири вида резервоари за съхранение на водород:
1. Изцяло метални резервоари тип I: Тези резервоари предлагат по-голям капацитет при работни налягания, вариращи от 17,5 до 20 MPa, с по-ниски разходи. Те се използват в ограничени количества за CNG (сгъстен природен газ) камиони и автобуси.
2. Композитни резервоари тип II с метална облицовка: Тези резервоари комбинират метални обшивки (обикновено стомана) с композитни материали, навити в посока на обръч. Те осигуряват относително голям капацитет при работни налягания между 26 и 30 MPa, с умерени разходи. Те се използват широко за приложения в превозни средства със CNG.
3. Изцяло композитни резервоари тип III: Тези резервоари имат по-малък капацитет при работни налягания между 30 и 70 MPa, с метални облицовки (стомана/алуминий) и по-високи разходи. Те намират приложение в леки автомобили с водородни горивни клетки.
4. Композитни резервоари тип IV с пластмасова облицовка: Тези резервоари предлагат по-малък капацитет при работни налягания 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:
Понастоящем резервоарите от тип IV се използват широко на световните пазари, докато резервоарите от тип III все още доминират на търговския пазар за съхранение на водород.
Добре известно е, че когато налягането на водорода надвиши 30 MPa, може да възникне необратима водородна крехкост, което да доведе до корозия на металната обвивка и да доведе 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 корозионен слой между облицовката и намотката. Това обаче увеличава общото тегло на резервоарите за съхранение на водород, добавяйки логистични трудности и разходи.
Сигурен транспорт на водород: приоритет:
В сравнение с резервоарите от тип III, резервоарите за съхранение на водород от 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 при въздействие на околната среда, издръжливост и устойчивост на удар. С подсилването на тези пластмасови композитни материали резервоарите тип IV демонстрират превъзходна устойчивост на водородна 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 резервоари за съхранение на водород тип IV представлява значителен напредък в подобряването на безопасността и производителността. Приемането на неметални облицовки, като полиамид (PA6), полиетилен с висока плътност (HDPE) и полиестерни пластмаси (PET), осигурява подобрена устойчивост на водородна крехкост и корозия. Освен това леките характеристики на тези пластмасови композитни материали допринасят за намалено тегло и по-ниски логистични разходи. Тъй като резервоарите тип IV набират широко приложение на пазарите и 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 източник на чиста енергия.
Време на публикуване: 17 ноември 2023 г