汽车燃料电池储氢瓶材料

放大  缩小 日期:2020-11-10     来源:本站原创    评论:0      
核心提示:【汽车材料网】随着燃料电池汽车越来越受关注,车载储氢瓶新材料的开发也成为热点。车载储氢目前多采用高压气态储氢,储氢瓶包含纯钢制金属瓶(I型)、钢制内胆纤维缠绕瓶(II型)、铝内胆纤维缠绕瓶(III型)及塑料
 【汽车材料网】随着燃料电池汽车越来越受关注,车载储氢瓶新材料的开发也成为热点。车载储氢目前多采用高压气态储氢,储氢瓶包含纯钢制金属瓶(I型)、钢制内胆纤维缠绕瓶(II型)、铝内胆纤维缠绕瓶(III型)及塑料内胆纤维缠绕瓶(IV型)四大类。其中,I型、II型储氢密度低、氢脆问题严重,难以满足车载质量储氢密度要求。III型、IV型由内胆+碳纤/玻纤强化树脂层组成,降低了储氢瓶重量,提高了单位质量储氢密度。

III 型瓶

以锻压铝合金为内胆,外面包覆碳纤维,结构如下图所示。III型瓶使用压力主要有35MPa、70MPa两种。其中,中国车载储氢中主要使用35MPa的III型瓶,70MPa瓶也已研制成功并小范围应用。目前,70MPa的III型瓶使用标准GB/T 35544-2017《车用压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶》已经颁布,并小范围应用于轿车中。


图1 III型储氢瓶结构图

IV 型瓶

也是由3层结构组成,内层高密度聚合物中层耐压的碳纤维缠绕层表层则是保护气瓶和碳纤维树脂表面的玻璃纤维强化树脂层,具体结构如下图。IV型瓶的使用压力为70MPa,质量储氢密度为5.7%。


图1 IV型储氢瓶

储氢瓶,特别是IV型瓶的开发需要综合考虑成本、体积、安全性、以及续航里程等问题。近年来,采用新材料设计和开发的储氢瓶不断涌现,典型代表有:

 

① 中材成都:铝内胆碳纤维全缠绕三型氢气瓶

中材科技(成都)有限公司是中材科技股份有限公司的全资子公司,以车载CNG气瓶、氢燃料电池气瓶和气体储运单元为主营业务。主要气瓶产品为铝内胆碳纤维全缠绕三型氢气瓶,工作压力可达70MPa。采内胆用铝板拉深成型,表面更光滑,内胆纤维之间紧密度更高,产品疲劳性能大大提高,且一致性好,产品图如下。


图3 中材成都铝内胆碳纤维全缠绕三型氢气瓶

② 韩国ILJIN Composite:超轻复合氢气罐

ILJIN是韩国第一家开发配电配件技术的公司,ILJIN Composites部门主要开发和生产复合材料燃料箱。其开发的超轻复合氢气罐(简称CHG)采用了碳纤维复合材料以及增强纳米复合材料内衬,是最具前景的Ⅳ型瓶。CHG氢气罐具有出色的储氢效率,采用无泄漏喷嘴和碳纤维材料保证安全性。同时,轻质材料的应用减轻了气罐重量,提升经济性。


图4 LJIN Composite 超轻复合氢气罐

③ 挪威Hexagon Composites:70MPaⅣ型储氢瓶

Hexagon(海克斯康),总部位于挪威,是数字解决方案的全球领导者。Hexagon Composites致力于开发高性能轻质储氢瓶产品,本田、奔驰等车企均采用其技术产品。Hexagon开发的70MPa复合材料Ⅳ型储氢瓶如下图所示。


图5 Hexagon 70MPa储氢瓶

④ 德国NPROXX:Ⅳ型储氢瓶

NPROXX是德国一家专业从事氢能源解决方案的公司,其采用“filament wet winding”方法制造出高强度和轻质的Ⅳ型储氢瓶(如下图),使用寿命长达30年,几乎是Ⅰ型和Ⅱ型瓶的两倍。


图6 NPROXX Ⅳ型储氢瓶

 

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标签: 燃料电池 储氢
 
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