Επί του παρόντος, οι πιο συνηθισμένες τεχνολογίες αποθήκευσης υδρογόνου περιλαμβάνουν την αποθήκευση αερίου υψηλής πίεσης, την κρυογονική αποθήκευση υγρού και την αποθήκευση στερεάς κατάστασης. Μεταξύ αυτών, η αποθήκευση αερίου 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 της, καθιστώντας την την προτιμώμενη τεχνολογία αποθήκευσης υδρογόνου.
Τέσσερις τύποι δεξαμενών αποθήκευσης υδρογόνου:
Εκτός από τις αναδυόμενες πλήρως σύνθετες δεξαμενές τύπου V χωρίς εσωτερικές επενδύσεις, τέσσερις τύποι δεξαμενών αποθήκευσης υδρογόνου έχουν εισέλθει στην αγορά:
1. Δεξαμενές τύπου Ι από μέταλλο: Αυτές οι δεξαμενές προσφέρουν μεγαλύτερη χωρητικότητα σε πιέσεις λειτουργίας που κυμαίνονται από 17,5 έως 20 MPa, με χαμηλότερο κόστος. Χρησιμοποιούνται σε περιορισμένες ποσότητες για φορτηγά και λεωφορεία CNG (συμπιεσμένο φυσικό αέριο).
2. Σύνθετες δεξαμενές με μεταλλική επένδυση τύπου II: Αυτές οι δεξαμενές συνδυάζουν μεταλλικές επενδύσεις (συνήθως χάλυβα) με σύνθετα υλικά τυλιγμένα σε κυκλική κατεύθυνση. Παρέχουν σχετικά μεγάλη χωρητικότητα σε πιέσεις λειτουργίας μεταξύ 26 και 30 MPa, με μέτριο κόστος. Χρησιμοποιούνται ευρέως για εφαρμογές σε οχήματα CNG.
3. Δεξαμενές τύπου III από σύνθετο υλικό: Αυτές οι δεξαμενές διαθέτουν μικρότερη χωρητικότητα σε πιέσεις λειτουργίας μεταξύ 30 και 70 MPa, με μεταλλικά χιτώνια (χάλυβα/αλουμίνιο) και υψηλότερο κόστος. Βρίσκουν εφαρμογές σε ελαφριά οχήματα κυψελών καυσίμου υδρογόνου.
4. Δεξαμενές από σύνθετο υλικό με πλαστική επένδυση τύπου IV: Αυτές οι δεξαμενές προσφέρουν μικρότερη χωρητικότητα σε πιέσεις λειτουργίας μεταξύ 30 και 70 MPa, με επενδύσεις κατασκευασμένες από υλικά όπως πολυαμίδιο (PA6), πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας (HDPE) και πολυεστερικά πλαστικά (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 αγορά εμπορικής αποθήκευσης υδρογόνου.
Είναι γνωστό ότι όταν η πίεση υδρογόνου υπερβαίνει τα 30 MPa, μπορεί να εμφανιστεί μη αναστρέψιμη ευθραυστότητα υδρογόνου, η οποία οδηγεί σε διάβρωση της μεταλλικής επένδυσης και σε ρωγμές και θραύσεις. Αυτή η κατάσταση μπορεί ενδεχομένως να οδηγήσει σε διαρροή υδρογόνου και επακόλουθη έκρηξη.
Επιπλέον, το μεταλλικό αλουμίνιο και οι ίνες άνθρακα στο στρώμα περιέλιξης έχουν διαφορά δυναμικού, καθιστώντας την άμεση επαφή μεταξύ της επένδυσης αλουμινίου και της περιέλιξης από ίνες άνθρακα ευάλωτη στη διάβρωση. Για να αποτραπεί 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 δυσκολίες και κόστος στην εφοδιαστική αλυσίδα.
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 πολυεστερικά πλαστικά (PET). Το πολυαμίδιο (PA6) προσφέρει εξαιρετική αντοχή σε εφελκυσμό, αντοχή σε κρούση και υψηλή θερμοκρασία τήξης (έως 220℃). Το πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας (HDPE) παρουσιάζει εξαιρετική αντοχή στη θερμότητα, αντοχή σε ρωγμές σε περιβαλλοντικές καταπονήσεις, σκληρότητα και αντοχή σε κρούσεις. Με την ενίσχυση αυτών των πλαστικών σύνθετων υλικών, οι δεξαμενές Τύπου IV επιδεικνύουν ανώτερη αντοχή στην ευθραυστότητα και τη διάβρωση λόγω 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 εφοδιαστικής.
Σύναψη:
Η ενσωμάτωση σύνθετων υλικών σε δεξαμενές αποθήκευσης υδρογόνου Τύπου IV αποτελεί σημαντική πρόοδο στην ενίσχυση της ασφάλειας και της απόδοσης. Η υιοθέτηση μη μεταλλικών επενδύσεων, όπως πολυαμίδιο (PA6), πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας (HDPE) και πολυεστερικά πλαστικά (PET), παρέχει βελτιωμένη αντοχή στην ευθραυστότητα και τη διάβρωση από υδρογόνο. Επιπλέον, τα ελαφριά χαρακτηριστικά αυτών των πλαστικών σύνθετων υλικών συμβάλλουν στη μείωση του βάρους και στο χαμηλότερο κόστος εφοδιαστικής. 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 πλήρη αξιοποίηση του δυναμικού του υδρογόνου ως καθαρής πηγής ενέργειας.
Ώρα δημοσίευσης: 17 Νοεμβρίου 2023