Επί του παρόντος, οι πιο συνηθισμένες τεχνολογίες αποθήκευσης υδρογόνου περιλαμβάνουν αέρια αποθήκευση υψηλής πίεσης, κρυογονική αποθήκευση υγρών και αποθήκευση στερεάς κατάστασης. Μεταξύ αυτών, η αέρια αποθήκευση υψηλής πίεσης έχει αναδειχθεί ως η πιο ώριμη τεχνολογία λόγω του χαμηλού κόστους, του γρήγορου ανεφοδιασμού υδρογόνου, της χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας και της απλής δομής, καθιστώντας την την προτιμώμενη τεχνολογία αποθήκευσης υδρογόνου.
Τέσσερις τύποι δεξαμενών αποθήκευσης υδρογόνου:
Εκτός από τις αναδυόμενες σύνθετες δεξαμενές τύπου V χωρίς εσωτερικές επενδύσεις, τέσσερις τύποι δεξαμενών αποθήκευσης υδρογόνου έχουν εισέλθει στην αγορά:
1. Τύπος I All-Metal Tanks: Αυτές οι δεξαμενές προσφέρουν μεγαλύτερη χωρητικότητα στις πιέσεις εργασίας που κυμαίνονται από 17,5 έως 20 MPa, με χαμηλότερο κόστος. Χρησιμοποιούνται σε περιορισμένες ποσότητες για φορτηγά και λεωφορεία CNG (συμπιεσμένο φυσικό αέριο).
2. Τύπος II Μέταλλα σύνθετες δεξαμενές: Αυτές οι δεξαμενές συνδυάζουν μεταλλικές επενδύσεις (τυπικά χάλυβα) με σύνθετα υλικά που τραυματίστηκαν σε κατεύθυνση στεφάνης. Παρέχουν σχετικά μεγάλη χωρητικότητα στις πιέσεις εργασίας μεταξύ 26 και 30 MPa, με μέτριο κόστος. Χρησιμοποιούνται ευρέως για εφαρμογές οχημάτων CNG.
3. Τύπος III Όλες οι δεξαμενές: Αυτές οι δεξαμενές διαθέτουν μικρότερη χωρητικότητα στις πιέσεις εργασίας μεταξύ 30 και 70 MPa, με μεταλλικές επενδύσεις (χάλυβα/αλουμινίου) και υψηλότερο κόστος. Βρίσκουν εφαρμογές σε ελαφριά οχήματα κυττάρων καυσίμου υδρογόνου.
4. Τύπος IV πλαστικά σύνθετα δεξαμενές: Αυτές οι δεξαμενές προσφέρουν μικρότερη χωρητικότητα στις πιέσεις εργασίας μεταξύ 30 και 70 MPa, με επενδύσεις 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 γνωστό ότι όταν η πίεση υδρογόνου υπερβαίνει τα 30 MPa, μπορεί να εμφανιστεί μη αναστρέψιμη επικάλυψη υδρογόνου, οδηγώντας σε διάβρωση της μεταλλικής επένδυσης και με αποτέλεσμα ρωγμές και κατάγματα. Αυτή η κατάσταση μπορεί ενδεχομένως να οδηγήσει σε διαρροή υδρογόνου και επακόλουθη έκρηξη.
Επιπλέον, οι μεταλλικές ίνες αλουμινίου και οι ίνες άνθρακα στο στρώμα περιέλιξης έχουν μια δυναμική διαφορά, κάνοντας άμεση επαφή μεταξύ της επένδυσης αλουμινίου και της περιέλιξης ινών άνθρακα που είναι ευαίσθητες 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, προσθέτοντας σε δυσκολίες και κόστος υλικοτεχνικής υποστήριξης.
Ασφαλίστε τη 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 (ΡΕΤ). Το πολυαμίδιο (PA6) προσφέρει εξαιρετική αντοχή εφελκυσμού, αντίσταση στην κρούση και υψηλή θερμοκρασία τήξης (έως 220 ℃). Το πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας (HDPE) παρουσιάζει εξαιρετική αντοχή στη θερμότητα, αντίσταση σε ρωγμές περιβαλλοντικού στρες, σκληρότητα και αντοχή στην κρούση. Με την ενίσχυση αυτών των πλαστικών σύνθετων υλικών, οι δεξαμενές τύπου IV επιδεικνύουν ανώτερη αντίσταση στην καταστροφή και τη διάβρωση του υδρογόνου, με αποτέλεσμα μια εκτεταμένη διάρκεια ζωής και ενισχυμένη ασφάλεια. Δεύτερον, η ελαφριά φύση των πλαστικών σύνθετων υλικών μειώνει το βάρος των δεξαμενών, με αποτέλεσμα το χαμηλότερο κόστος υλικοτεχνικής υποστήριξης.
Σύναψη:
Η ενσωμάτωση σύνθετων υλικών στις δεξαμενές αποθήκευσης υδρογόνου τύπου IV αντιπροσωπεύει σημαντική πρόοδο στην ενίσχυση της ασφάλειας και της απόδοσης. Η υιοθέτηση μη μεταλλικών επενδύσεων, όπως το πολυαμίδιο (PA6), το πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας (HDPE) και τα πολυεστέρα (PET), παρέχει βελτιωμένη αντίσταση στην επικάλυψη και τη διάβρωση του υδρογόνου. 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 των τεχνολογιών αποθήκευσης υδρογόνου είναι ζωτικής σημασίας για την υλοποίηση του πλήρους δυναμικού του υδρογόνου ως πηγής καθαρής ενέργειας.
Χρόνος δημοσίευσης: Νοέμβριος 17-2023