در حال حاضر ، متداول ترین فن آوری های ذخیره سازی هیدروژن شامل ذخیره گازی با فشار بالا ، ذخیره مایع کرایوژنیک و ذخیره سازی حالت جامد است. در میان این موارد ، ذخیره سازی گازی با فشار بالا به دلیل کمبود هزینه ، سوخت گیری سریع هیدروژن ، مصرف کم انرژی و ساختار ساده ، به عنوان بالغ ترین فناوری پدید آمده است و آن را به فناوری ذخیره سازی هیدروژن ترجیحی تبدیل می کند.
چهار نوع مخازن ذخیره هیدروژن:
به غیر از مخازن کامپوزیت کامل در حال ظهور نوع V بدون آستر داخلی ، چهار نوع مخازن ذخیره سازی هیدروژن وارد بازار شده اند:
1. تانک های تمام فلزی I Type: این مخازن ظرفیت بیشتری را در فشارهای کار از 17.5 تا 20 مگاپاسکال و هزینه های کمتری ارائه می دهند. آنها در مقادیر محدودی برای کامیون ها و اتوبوس های CNG (گاز طبیعی فشرده) استفاده می شوند.
مخازن کامپوزیت با روکش فلزی II: این مخازن آسترهای فلزی (به طور معمول فولاد) را با مواد کامپوزیت در جهت حلقه ترکیب می کنند. آنها ظرفیت نسبتاً زیادی را در فشارهای کاری بین 26 تا 30 مگاپاسکال و هزینه های متوسط فراهم می کنند. آنها به طور گسترده ای برای برنامه های کاربردی وسایل نقلیه CNG استفاده می شوند.
مخازن All-Composite 3.Type III: این مخازن دارای ظرفیت کمتری در فشارهای کار بین 30 تا 70 مگاپاسکال ، با آسترهای فلزی (فولاد/آلومینیوم) و هزینه های بالاتر هستند. آنها برنامه هایی را در وسایل نقلیه سلول سوخت هیدروژن سبک وزن پیدا می کنند.
4. مخازن کامپوزیت با روکش پلاستیک IV: این مخازن ظرفیت کمتری در فشارهای کار بین 30 تا 70 مگاپاسکال دارند ، با آسترهای ساخته شده از موادی مانند پلی آمید (PA6) ، پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) و پلاستیک پلی استر (PET).
مزایای مخازن ذخیره هیدروژن نوع IV:
در حال حاضر ، مخازن نوع IV به طور گسترده در بازارهای جهانی مورد استفاده قرار می گیرند ، در حالی که مخازن نوع III هنوز بر بازار ذخیره سازی هیدروژن تجاری حاکم هستند.
به خوبی شناخته شده است که وقتی فشار هیدروژن از 30 مگاپاسکال فراتر رود ، ممکن است آغوش هیدروژن برگشت ناپذیر رخ دهد و منجر به خوردگی آستر فلزی شود و منجر به ترک و شکستگی شود. این وضعیت به طور بالقوه می تواند منجر به نشت هیدروژن و انفجار متعاقب آن شود.
علاوه بر این ، فلز آلومینیومی و فیبر کربن در لایه سیم پیچ تفاوت بالقوه ای دارند و باعث ایجاد تماس مستقیم بین آستر آلومینیوم و سیم پیچ فیبر کربن مستعد ابتلا به خوردگی می شوند. برای جلوگیری از این امر ، محققان یک لایه خوردگی تخلیه بین لایه و لایه سیم پیچ اضافه کرده اند. با این حال ، این باعث افزایش وزن کلی مخازن ذخیره سازی هیدروژن می شود و به مشکلات و هزینه های لجستیکی می افزاید.
حمل و نقل هیدروژن ایمن: اولویت:
در مقایسه با مخازن نوع III ، مخازن ذخیره سازی هیدروژن نوع IV از نظر ایمنی مزایای قابل توجهی را ارائه می دهند. در مرحله اول ، مخازن نوع IV از آسترهای غیر فلزی متشکل از مواد کامپوزیتی مانند پلی آمید (PA6) ، پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) و پلاستیک پلی استر (PET) استفاده می کنند. پلی آمید (PA6) استحکام کششی عالی ، مقاومت در برابر ضربه و دمای ذوب بالا (حداکثر 220 ℃) را ارائه می دهد. پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) مقاومت بسیار خوبی در برابر گرما ، مقاومت در برابر ترک استرس محیطی ، مقاومت و مقاومت در برابر ضربه دارد. با تقویت این مواد کامپوزیت پلاستیکی ، مخازن نوع IV مقاومت برتر در برابر آغوش هیدروژن و خوردگی را نشان می دهند و در نتیجه عمر خدمات گسترده و ایمنی افزایش یافته ایجاد می شود. ثانیا ، ماهیت سبک وزن مواد کامپوزیت پلاستیکی وزن مخازن را کاهش می دهد و در نتیجه هزینه های لجستیکی کمتری ایجاد می شود.
نتیجه گیری:
ادغام مواد کامپوزیت در مخازن ذخیره سازی هیدروژن نوع IV نشان دهنده پیشرفت قابل توجهی در تقویت ایمنی و عملکرد است. اتخاذ آسترهای غیر فلزی ، مانند پلی آمید (PA6) ، پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) و پلاستیک پلی استر (PET) ، مقاومت بهبود یافته در برابر آغوش هیدروژن و خوردگی را فراهم می کند. علاوه بر این ، ویژگی های سبک وزن این مواد کامپوزیت پلاستیکی به کاهش وزن و کاهش هزینه های لجستیکی کمک می کند. از آنجا که مخازن نوع IV در بازارها استفاده گسترده می کنند و مخازن نوع III غالب هستند ، توسعه مداوم فن آوری های ذخیره سازی هیدروژن برای تحقق پتانسیل کامل هیدروژن به عنوان منبع انرژی پاک بسیار مهم است.
زمان پست: نوامبر 17-2023