În prezent, cele mai comune tehnologii de stocare a hidrogenului includ stocarea gazoasă la presiune înaltă, stocarea criogenică a lichidelor și stocarea în stare solidă. Printre acestea, stocarea gazoasă la presiune înaltă a devenit cea mai matură tehnologie datorită costului redus, realimentării rapide cu hidrogen, consumului redus de energie și structurii simple, ceea ce o face tehnologia preferată de stocare a hidrogenului.
Patru tipuri de rezervoare de stocare a hidrogenului:
Pe lângă rezervoarele compozite complete de tip V, fără căptușeală internă, emergente, au intrat pe piață patru tipuri de rezervoare de stocare a hidrogenului:
1. Rezervoare metalice de tip I: Aceste rezervoare oferă o capacitate mai mare la presiuni de lucru cuprinse între 17,5 și 20 MPa, cu costuri mai mici. Sunt utilizate în cantități limitate pentru camioane și autobuze alimentate cu GNC (gaz natural comprimat).
2. Rezervoare compozite cu căptușeală metalică de tip II: Aceste rezervoare combină căptușeli metalice (de obicei oțel) cu materiale compozite înfășurate într-o direcție inelară. Acestea oferă o capacitate relativ mare la presiuni de lucru între 26 și 30 MPa, cu costuri moderate. Sunt utilizate pe scară largă pentru aplicațiile GNC pentru vehiculele cu alimentare cu combustibil gazos.
3. Rezervoare complet compozite de tip III: Aceste rezervoare au o capacitate mai mică la presiuni de lucru între 30 și 70 MPa, cu căptușeli metalice (oțel/aluminiu) și costuri mai mari. Acestea își găsesc aplicații în vehiculele ușoare cu pile de combustie cu hidrogen.
4. Rezervoare compozite cu căptușeală din plastic de tip IV: Aceste rezervoare oferă o capacitate mai mică la presiuni de lucru între 30 și 70 MPa, cu căptușeli fabricate din materiale precum poliamidă (PA6), polietilenă de înaltă densitate (HDPE) și materiale plastice poliesterice (PET).
Avantajele rezervoarelor de stocare a hidrogenului de tip IV:
În prezent, rezervoarele de tip IV sunt utilizate pe scară largă pe piețele globale, în timp ce rezervoarele de tip III încă domină piața comercială de stocare a hidrogenului.
Este bine cunoscut faptul că atunci când presiunea hidrogenului depășește 30 MPa, poate apărea o fragilizare ireversibilă a hidrogenului, ceea ce duce la coroziunea căptușelii metalice și la apariția fisurilor și fracturilor. Această situație poate duce la scurgeri de hidrogen și la explozii ulterioare.
În plus, aluminiul metalic și fibra de carbon din stratul de înfășurare au o diferență de potențial, ceea ce face ca contactul direct dintre căptușeala de aluminiu și înfășurarea din fibră de carbon să fie susceptibil la coroziune. Pentru a preveni acest lucru, cercetătorii au adăugat un strat de coroziune de descărcare între căptușeală și stratul de înfășurare. Cu toate acestea, acest lucru crește greutatea totală a rezervoarelor de stocare a hidrogenului, adăugând la dificultăți logistice și costuri.
Transportul sigur al hidrogenului: o prioritate:
Comparativ cu rezervoarele de tip III, rezervoarele de stocare a hidrogenului de tip IV oferă avantaje semnificative în ceea ce privește siguranța. În primul rând, rezervoarele de tip IV utilizează căptușeli nemetalice compuse din materiale compozite, cum ar fi poliamida (PA6), polietilena de înaltă densitate (HDPE) și materialele plastice poliesterice (PET). Poliamida (PA6) oferă o rezistență excelentă la tracțiune, rezistență la impact și o temperatură ridicată de topire (până la 220℃). Polietilena de înaltă densitate (HDPE) prezintă o rezistență excelentă la căldură, rezistență la fisuri la stres și impact din mediul înconjurător, tenacitate și rezistență la impact. Prin ranforsarea acestor materiale compozite din plastic, rezervoarele de tip IV demonstrează o rezistență superioară la fragilizarea hidrogenului și coroziune, rezultând o durată de viață extinsă și o siguranță sporită. În al doilea rând, natura ușoară a materialelor compozite din plastic reduce greutatea rezervoarelor, rezultând costuri logistice mai mici.
Concluzie:
Integrarea materialelor compozite în rezervoarele de stocare a hidrogenului de tip IV reprezintă un progres semnificativ în îmbunătățirea siguranței și performanței. Adoptarea căptușelilor nemetalice, cum ar fi poliamida (PA6), polietilena de înaltă densitate (HDPE) și materialele plastice poliesterice (PET), oferă o rezistență îmbunătățită la fragilizarea și coroziunea hidrogenului. Mai mult, caracteristicile de greutate redusă ale acestor materiale compozite din plastic contribuie la reducerea greutății și la reducerea costurilor logistice. Pe măsură ce rezervoarele de tip IV devin mai utilizate pe scară largă pe piețe, iar rezervoarele de tip III rămân dominante, dezvoltarea continuă a tehnologiilor de stocare a hidrogenului este crucială pentru realizarea întregului potențial al hidrogenului ca sursă de energie curată.
Data publicării: 17 noiembrie 2023