Типы баллонов для хранения водорода и будущие тенденции▣ Классификация баллонов для хранения водорода

　　Среди многочисленных технологий хранения водорода, хранение под высоким давлением в газообразном состоянии выделяется своей высокой скоростью заправки и разрядки водорода и простой конструкцией баллона, став на сегодняшний день основным способом хранения водорода. Сердцем этой системы хранения и транспортировки является то, что мы обычно называем баллоном для хранения водорода. В настоящее время автомобильные баллоны для хранения водорода в основном подразделяются на следующие типы:

　　Тип I: в основном цельнометаллическая конструкция, чаще всего из стали.

　　Тип II: металлический корпус с внешним обмоткой из кольцевых волокон, материал может быть сталь или алюминий с добавлением композитного материала из стекловолокна; в таких баллонах для хранения водорода металл и композитный материал совместно несут структурную нагрузку.

　　Тип III: металлическая подкладка в сочетании с полностью композитной внешней оболочкой, обычно из алюминия с добавлением углеродного волокна; в такой конструкции основную структурную нагрузку несет композитный материал.

　　Тип IV: полностью композитная конструкция, внутренняя часть обычно покрыта полиамидом (PA) или высокоплотным полиэтиленом (HDPE), а внешняя часть покрыта углеродным волокном или композитным материалом из углеродного/стеклянного волокна; в таких баллонах для хранения водорода структурную нагрузку полностью несет композитный материал.

　　Тип V: конструкция без подкладки, полностью композитная, в настоящее время находится на стадии разработки.

　　С быстрым развитием и широким внедрением водородных топливных элементов и электромобилей проблема хранения и транспортировки водорода стала общим предметом внимания исследователей во всем мире. Среди различных способов хранения и транспортировки баллоны для хранения водорода играют исключительно важную роль.

　　▣ Преимущества баллонов для хранения водорода типа IV

　　На данный момент баллоны для хранения водорода типа IV привлекают внимание исследователей во всем мире благодаря своей легкости и долговечности, что свидетельствует о том, что они станут ведущим оборудованием для хранения энергии в водородных топливных элементах для легковых автомобилей. В настоящее время Япония, Южная Корея, США и Норвегия уже освоили серийное производство баллонов для хранения водорода типа IV, а другие страны активно планируют увеличить инвестиции в исследования в этой области.

　　02 Структура и материалы баллонов для хранения водорода типа IV. Структура баллонов для хранения водорода типа IV может быть описана тремя основными частями:

　　Во-первых, это внутренний резервуар, толщина стенок которого составляет от 20 до 30 миллиметров. Внутренний слой находится в непосредственном контакте с водородом и имеет газонепроницаемое покрытие для предотвращения утечки водорода, толщина которого составляет около 2-3 миллиметров, материал - PA6, PA612, PA11 и HDPE, которые обладают хорошими барьерными свойствами.

　　Далее следует промежуточный слой, который в основном состоит из углеродного волокна, армированного углеродным волокном (CFRP), включая углеродное волокно и эпоксидную смолу. Этот слой предназначен для обеспечения требуемого уровня давления в баллоне для хранения водорода, а также для оптимизации толщины для повышения эффективности хранения водорода.

　　Наконец, это внешний слой, толщина которого также составляет около 2-3 миллиметров, изготовленный из стекловолокна, армированного стекловолокном (GFRP), включая стекловолокно и эпоксидную смолу. Эта конструкция не только повышает прочность баллона для хранения водорода, но и помогает сохранить его легкость.

　　▣ Выбор материала внутреннего резервуара и производители

　　Внутренний резервуар, как ключевой компонент баллона для хранения водорода, в основном отвечает за изоляцию водорода, поэтому к свойствам материала предъявляются строгие требования, включая стойкость к проницаемости водорода, термостойкость, отличные низкотемпературные механические свойства и хорошие технологические свойства. В настоящее время на рынке широко используется нейлоновый материал, например, PA6, PA612 и PA11.

　　▣ Технология производства баллонов для хранения водорода типа IV

　　Внутренний резервуар баллонов для хранения водорода типа IV обычно изготавливается из нейлона 6, высокоплотного полиэтилена (HDPE) и полиэфирного пластика PET, технология формования этих материалов включает в себя литье под давлением, выдувное формование и ротационное формование. Следует отметить, что баллоны для хранения водорода типа IV, серийно выпускаемые Toyota и Hyundai, используют технологию литья под давлением в сочетании со сваркой, которая относительно недорога и широко используется.

　　03 Инновации в материалах внутреннего резервуара баллонов для хранения водорода типа IV

　　▣ Развитие нейлоновых материалов

　　Внутренний резервуар, как ключевой компонент баллона для хранения водорода, предъявляет строгие требования к свойствам материала. Материал PA6 благодаря своим хорошим механическим свойствам используется в качестве материала внутреннего резервуара баллонов для хранения водорода, особенно для внутреннего резервуара баллонов для хранения водорода типа IV. Кроме того, нейлоновая смола 6 демонстрирует превосходные характеристики в предотвращении проникновения водорода, а также обладает превосходными механическими свойствами.

　　▣ Разработка и применение новых материалов

　　С бурным развитием автомобилей на топливных элементах появилось множество поставщиков баллонов для хранения водорода для автомобилей, таких как известные компании Toyota, Toyota Synthetic, французская группа Faurecia, норвежская Hexagon Purus и южнокорейская Iljin Hysolus. Различные производители постоянно выпускают новые материалы для повышения характеристик баллонов для хранения водорода и удовлетворения потребностей рынка, что придает новый импульс развитию отрасли.