Επί του παρόντος, οι πιο κοινές τεχνολογίες αποθήκευσης υδρογόνου περιλαμβάνουν την αποθήκευση αερίων υψηλής πίεσης, την αποθήκευση κρυογονικών υγρών και την αποθήκευση σε στερεά κατάσταση. Μεταξύ αυτών, η αποθήκευση αερίων υψηλής πίεσης έχει αναδειχθεί ως η πιο ώριμη τεχνολογία λόγω του χαμηλού κόστους, του γρήγορου ανεφοδιασμού με υδρογόνο, της χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας και της απλής δομής, καθιστώντας την την προτιμώμενη τεχνολογία αποθήκευσης υδρογόνου.
Τέσσερις τύποι δεξαμενών αποθήκευσης υδρογόνου:
Εκτός από τις αναδυόμενες πλήρεις σύνθετες δεξαμενές τύπου V χωρίς εσωτερική επένδυση, τέσσερις τύποι δεξαμενών αποθήκευσης υδρογόνου έχουν εισέλθει στην αγορά:
1. Ολόκληρες μεταλλικές δεξαμενές τύπου I: Αυτές οι δεξαμενές προσφέρουν μεγαλύτερη χωρητικότητα σε πιέσεις εργασίας που κυμαίνονται από 17,5 έως 20 MPa, με χαμηλότερο κόστος. Χρησιμοποιούνται σε περιορισμένες ποσότητες για φορτηγά και λεωφορεία CNG (συμπιεσμένου φυσικού αερίου).
2. Σύνθετες δεξαμενές με μεταλλική επένδυση τύπου II: Αυτές οι δεξαμενές συνδυάζουν μεταλλικές επενδύσεις (συνήθως χάλυβας) με σύνθετα υλικά τυλιγμένα σε κατεύθυνση στεφάνης. Παρέχουν σχετικά μεγάλη χωρητικότητα σε πιέσεις εργασίας μεταξύ 26 και 30 MPa, με μέτριο κόστος. Χρησιμοποιούνται ευρέως για εφαρμογές οχημάτων CNG.
3. Πλήρως σύνθετες δεξαμενές τύπου III: Αυτές οι δεξαμενές διαθέτουν μικρότερη χωρητικότητα σε πιέσεις εργασίας μεταξύ 30 και 70 MPa, με μεταλλικές επενδύσεις (ατσάλι/αλουμίνιο) και υψηλότερο κόστος. Βρίσκουν εφαρμογές σε ελαφρά οχήματα κυψελών καυσίμου υδρογόνου.
4. Σύνθετες δεξαμενές με πλαστική επένδυση τύπου IV: Αυτές οι δεξαμενές προσφέρουν μικρότερη χωρητικότητα σε πιέσεις εργασίας μεταξύ 30 και 70 MPa, με επενδύσεις κατασκευασμένες από υλικά όπως πολυαμίδιο (PA6), πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας (HDPE) και πλαστικά πολυεστέρα (PET) .
Πλεονεκτήματα των δεξαμενών αποθήκευσης υδρογόνου τύπου IV:
Επί του παρόντος, οι δεξαμενές τύπου IV χρησιμοποιούνται ευρέως στις παγκόσμιες αγορές, ενώ οι δεξαμενές τύπου III εξακολουθούν να κυριαρχούν στην εμπορική αγορά αποθήκευσης υδρογόνου.
Είναι ευρέως γνωστό ότι όταν η πίεση του υδρογόνου υπερβαίνει τα 30 MPa, μπορεί να εμφανιστεί μη αναστρέψιμη ευθραυστότητα του υδρογόνου, που οδηγεί σε διάβρωση της μεταλλικής επένδυσης και καταλήγοντας σε ρωγμές και σπασίματα. Αυτή η κατάσταση μπορεί ενδεχομένως να οδηγήσει σε διαρροή υδρογόνου και επακόλουθη έκρηξη.
Επιπλέον, το μέταλλο αλουμινίου και οι ίνες άνθρακα στο στρώμα περιέλιξης έχουν μια διαφορά δυναμικού, καθιστώντας την άμεση επαφή μεταξύ της επένδυσης αλουμινίου και της περιέλιξης από ανθρακονήματα ευαίσθητα στη διάβρωση. Για να αποφευχθεί αυτό, οι ερευνητές έχουν προσθέσει ένα στρώμα διάβρωσης εκκένωσης μεταξύ της επένδυσης και του στρώματος περιέλιξης. Ωστόσο, αυτό αυξάνει το συνολικό βάρος των δεξαμενών αποθήκευσης υδρογόνου, αυξάνοντας τις υλικοτεχνικές δυσκολίες και το κόστος.
Ασφαλής μεταφορά υδρογόνου: Προτεραιότητα:
Σε σύγκριση με τις δεξαμενές τύπου III, οι δεξαμενές αποθήκευσης υδρογόνου τύπου IV προσφέρουν σημαντικά πλεονεκτήματα όσον αφορά την ασφάλεια. Πρώτον, οι δεξαμενές τύπου IV χρησιμοποιούν μη μεταλλικές επενδύσεις που αποτελούνται από σύνθετα υλικά όπως πολυαμίδιο (PA6), πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας (HDPE) και πλαστικά πολυεστέρα (PET). Το πολυαμίδιο (PA6) προσφέρει εξαιρετική αντοχή σε εφελκυσμό, αντοχή στην κρούση και υψηλή θερμοκρασία τήξης (έως 220℃). Το πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας (HDPE) παρουσιάζει εξαιρετική αντοχή στη θερμότητα, αντοχή σε ρωγμές στο περιβάλλον, σκληρότητα και αντοχή στην κρούση. Με την ενίσχυση αυτών των πλαστικών σύνθετων υλικών, οι δεξαμενές τύπου IV επιδεικνύουν ανώτερη αντοχή στην ευθραυστότητα και τη διάβρωση του υδρογόνου, με αποτέλεσμα παρατεταμένη διάρκεια ζωής και βελτιωμένη ασφάλεια. Δεύτερον, η ελαφριά φύση των πλαστικών σύνθετων υλικών μειώνει το βάρος των δεξαμενών, με αποτέλεσμα χαμηλότερο κόστος υλικοτεχνικής υποστήριξης.
Σύναψη:
Η ενσωμάτωση σύνθετων υλικών σε δεξαμενές αποθήκευσης υδρογόνου τύπου IV αντιπροσωπεύει μια σημαντική πρόοδο στη βελτίωση της ασφάλειας και της απόδοσης. Η υιοθέτηση μη μεταλλικών επενδύσεων, όπως το πολυαμίδιο (PA6), το πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας (HDPE) και τα πλαστικά από πολυεστέρα (PET), παρέχει βελτιωμένη αντοχή στην ευθραυστότητα του υδρογόνου και στη διάβρωση. Επιπλέον, τα ελαφριά χαρακτηριστικά αυτών των πλαστικών σύνθετων υλικών συμβάλλουν σε μειωμένο βάρος και χαμηλότερο κόστος υλικοτεχνικής υποστήριξης. Καθώς οι δεξαμενές τύπου IV κερδίζουν ευρεία χρήση στις αγορές και οι δεξαμενές τύπου III παραμένουν κυρίαρχες, η συνεχής ανάπτυξη τεχνολογιών αποθήκευσης υδρογόνου είναι ζωτικής σημασίας για την αξιοποίηση του πλήρους δυναμικού του υδρογόνου ως πηγή καθαρής ενέργειας.
Ώρα δημοσίευσης: Νοε-17-2023