For tiden inkluderer de vanligste teknologiene for hydrogenlagring høytrykkslagring i gassform, kryogen væskelagring og faststofflagring. Blant disse har høytrykkslagring i gassform fremstått som den mest modne teknologien på grunn av lave kostnader, rask hydrogenpåfylling, lavt energiforbruk og enkel struktur, noe som gjør den til den foretrukne hydrogenlagringsteknologien.
Fire typer hydrogenlagringstanker:
Bortsett fra de nye Type V-helkompositttankene uten innvendige foringer, har fire typer hydrogenlagringstanker kommet på markedet:
1. Type I helmetalltanker: Disse tankene tilbyr større kapasitet ved arbeidstrykk fra 17,5 til 20 MPa, med lavere kostnader. De brukes i begrensede mengder for CNG-lastebiler (komprimert naturgass) og busser.
2. Metallforede kompositttanker av type II: Disse tankene kombinerer metallforinger (vanligvis stål) med komposittmaterialer viklet i en ringformet retning. De gir relativt stor kapasitet ved arbeidstrykk mellom 26 og 30 MPa, til moderate kostnader. De er mye brukt for CNG-kjøretøyapplikasjoner.
3. Type III helkompositttanker: Disse tankene har en mindre kapasitet ved arbeidstrykk mellom 30 og 70 MPa, med metallforinger (stål/aluminium) og høyere kostnader. De finner bruksområder i lette hydrogenbrenselcellekjøretøy.
4. Kompositttanker av type IV med plastforing: Disse tankene har mindre kapasitet ved arbeidstrykk mellom 30 og 70 MPa, med foringer laget av materialer som polyamid (PA6), høydensitetspolyetylen (HDPE) og polyesterplast (PET).
Fordeler med type IV hydrogenlagringstanker:
For tiden er type IV-tanker mye brukt i globale markeder, mens type III-tanker fortsatt dominerer det kommersielle markedet for hydrogenlagring.
Det er velkjent at når hydrogentrykket overstiger 30 MPa, kan det oppstå irreversibel hydrogenforsprøhet, noe som fører til korrosjon av metallforingen og resulterer i sprekker og brudd. Denne situasjonen kan potensielt føre til hydrogenlekkasje og påfølgende eksplosjon.
I tillegg har aluminiummetall og karbonfiber i viklingslaget en potensialforskjell, noe som gjør direkte kontakt mellom aluminiumsforingen og karbonfiberviklingen utsatt for korrosjon. For å forhindre dette har forskere lagt til et utladningskorrosjonslag mellom foringen og viklingslaget. Dette øker imidlertid den totale vekten av hydrogentankene, noe som bidrar til logistiske vanskeligheter og kostnader.
Sikker hydrogentransport: En prioritet:
Sammenlignet med type III-tanker tilbyr type IV hydrogenlagringstanker betydelige fordeler når det gjelder sikkerhet. For det første bruker type IV-tanker ikke-metalliske foringer laget av komposittmaterialer som polyamid (PA6), høydensitetspolyetylen (HDPE) og polyesterplast (PET). Polyamid (PA6) tilbyr utmerket strekkfasthet, slagfasthet og høy smeltetemperatur (opptil 220 ℃). Høydensitetspolyetylen (HDPE) viser utmerket varmebestandighet, motstand mot miljøspenningssprekker, seighet og slagfasthet. Med forsterkning av disse plastkomposittmaterialene viser type IV-tanker overlegen motstand mot hydrogenforsprøing og korrosjon, noe som resulterer i forlenget levetid og forbedret sikkerhet. For det andre reduserer den lette naturen til plastkomposittmaterialene vekten av tankene, noe som resulterer i lavere logistikkkostnader.
Konklusjon:
Integreringen av komposittmaterialer i type IV-hydrogenlagringstanker representerer et betydelig fremskritt innen forbedring av sikkerhet og ytelse. Bruken av ikke-metalliske foringer, som polyamid (PA6), høydensitetspolyetylen (HDPE) og polyesterplast (PET), gir forbedret motstand mot hydrogensprøhet og korrosjon. Dessuten bidrar de lette egenskapene til disse plastkomposittmaterialene til redusert vekt og lavere logistikkkostnader. Etter hvert som type IV-tanker får bred bruk i markedene og type III-tanker forblir dominerende, er kontinuerlig utvikling av hydrogenlagringsteknologier avgjørende for å realisere det fulle potensialet til hydrogen som en ren energikilde.
Publisert: 17. november 2023