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¿Qué materiales compuestos se utilizarán en los tanques de almacenamiento de hidrógeno Tipo IV?
1. Las botellas de almacenamiento de hidrógeno actuales se pueden dividir en cuatro categorías:

Cilindro de gas totalmente metálico tipo I (no a bordo)
Cilindro de gas de bobinado circunferencial de fibra con revestimiento de metal tipo II (no montado en el vehículo)
Cilindro de gas completamente bobinado de fibra con revestimiento metálico tipo III (montado en automóvil)
Cilindro de gas de tipo IV completamente enrollado de fibra con revestimiento de plástico (montado en automóvil)

Como todos sabemos, el hidrógeno es un gas inflamable y explosivo, y el diámetro atómico es muy pequeño.Es muy probable que penetre en los materiales metálicos o que deteriore el metal, lo que provocaría la fragilización por hidrógeno, lo que generaría riesgos para la seguridad, como combustión y explosión.
El revestimiento de la botella IV está hecho de material polimérico, que no solo puede evitar el problema de la fragilización por hidrógeno, sino que también cumple con los requisitos de peso ligero.Por lo tanto, la botella IV con revestimiento de plástico también se ha convertido en el próximo foco de investigación y desarrollo de la botella de almacenamiento de hidrógeno.
 
2. Estructura de botella de almacenamiento de hidrógeno tipo IV
A excepción del asiento de la válvula de la botella de metal, el cuerpo de la botella de almacenamiento de hidrógeno tipo IV está hecho de materiales no metálicos.
 
 
La capa de barrera de gas más interna: en contacto directo con el hidrógeno, con un espesor de aproximadamente 2~3 mm, es un polímero plástico de olefina que actúa como barrera al hidrógeno;

Capa media resistente a la presión: Compuestos reforzados con fibra de carbono ( venta de fibra de carbono + resina epoxi), el espesor de la capa es el más grueso.Con la premisa de garantizar el nivel de resistencia a la presión, el grosor de esta capa debe reducirse tanto como sea posible para mejorar la eficiencia del almacenamiento de hidrógeno;

La capa protectora más externa: Compuestos reforzados con fibra de vidrio ( fibra de vidrio + resina epoxi), con un espesor de unos 2~3mm.
¿Conoce las principales categorías de materiales y qué materiales no metálicos se pueden usar en la producción y aplicación de botellas de almacenamiento de hidrógeno tipo IV?Debe ser un tema que a todos les interese.A continuación, echemos un vistazo desde el punto de vista de la aplicación:
 
3. Material de barrera de hidrógeno
El material del revestimiento de la botella de almacenamiento de hidrógeno es la clave para la seguridad de la barrera de hidrógeno
 
Las propiedades de barrera del copolímero EVOH frente al oxígeno, el vapor de agua y el dióxido de carbono van mucho más allá de otros materiales poliméricos.Aunque el cloruro de polivinilideno PVDC tiene excelentes propiedades de barrera, no es adecuado para su uso en revestimientos de tanques de almacenamiento de gas que están en contacto directo con hidrógeno porque el gas de cloro residual reaccionará con el gas de hidrógeno.

El EVOH tiene tanto las propiedades de barrera contra gases del PVA como la procesabilidad del PE.Al agregar EVOH, el revestimiento de la botella de almacenamiento de hidrógeno es elástico incluso a baja temperatura, lo que garantiza excelentes propiedades de barrera.Las propiedades de alta barrera a los gases del EVOH se deben principalmente a la alta cristalinidad y los enlaces de hidrógeno de los grupos hidroxilo.Cuando el contenido de etileno disminuye, la propiedad de barrera a los gases aumenta;cuando el contenido de etileno supera el 50% en moles, la propiedad de barrera contra gases se ve gravemente afectada.

Cabe señalar que la propiedad de barrera a los gases disminuye con el aumento de la temperatura.Por ejemplo, cuando la temperatura aumenta de 20 °C a 35 °C, la tasa de transmisión de oxígeno aumenta más de 3 veces, y cuando la humedad relativa es superior al 30 %, las moléculas de agua y EVOH en el El efecto del grupo hidroxilo conducirá a una disminución significativa en las propiedades de barrera de gas.
 
 
4. Materiales reforzados con fibra

El hidrógeno se comprime a 70Mpa y se almacena en el tanque de almacenamiento.Es necesario asegurarse de que la fuerza del cuerpo principal pueda soportar altas presiones.Cuando se consume el hidrógeno en el tanque de almacenamiento, el cuerpo principal también se contrae a medida que disminuye la presión.El entorno de alta presión y el inflado y desinflado repetidos provocarán la fatiga del material.Usando hebras picadas de vidrio como materia prima, se logra una alta resistencia y un alto módulo elástico a través de la tecnología de cocción de la estructura de fibra finamente controlada a escala nanométrica, y las nanoaleaciones de materiales compuestos se preparan mediante un proceso de preimpregnación.

fibra de vidrio El material utilizado como tanque de almacenamiento no solo es impermeable, sino que también tiene una excelente resistencia al calor y a los productos químicos, así como una buena estabilidad dimensional, resistencia y resistencia al desgaste.El haz de fibras de carbono consta de 10 000 a 50 000 fibras de carbono con un diámetro promedio de 5 a 8 μm.La relación en peso de la capa de resina epoxi y la Fibra de carbon la capa es 20-30:70-80.

Entre el material de carbono del esqueleto y el adhesivo, no solo existe una adhesión física, sino también un enlace químico.Las resinas epoxi aromáticas proporcionan una mayor resistencia que las resinas epoxi alifáticas como el bisfenol A. Sin embargo, la alta viscosidad dificultará la operación de inmersión y es difícil impregnar el interior de manera uniforme, por lo que se utiliza resina epoxi o disolvente con un bajo grado de polimerización para ajustar la viscosidad durante la inmersión.La desventaja es que la inmersión debe repetirse para controlar la tasa de contracción del volumen.grandes fluctuaciones.

5. Compuestos epoxi

La viscosidad de la resina epoxi utilizada para el tanque de almacenamiento de hidrógeno es de 4000~8000cP a 25℃, y el tamaño de las partículas sólidas es inferior a 10~25μm.El fibra de vidrio resistente al calor en la capa de resina reforzada con fibra más externa tiene baja conductividad térmica, por lo que debe asegurarse de que la proporción equivalente de resina epoxi a agente de curado sea 1: 1, y las partículas de ferrita inorgánica que pueden absorber microondas deben dispersarse uniformemente para curar suficiente , o las fibras se refuerzan calentándolas después de irradiarlas con microondas.

En el proceso de curado de epoxi por calor, el revestimiento de poliolefina se ablandará.Para proteger la estructura del revestimiento, la temperatura máxima de curado debe controlarse para que sea más de 10 °C inferior al punto de reblandecimiento del revestimiento.Bajo la acción de alta presión, el hidrógeno penetra en el material y se difunde gradualmente a la interfaz del material compuesto, y la carga y descarga repetida de hidrógeno forma una diferencia de presión, lo que eventualmente conduce a la fluencia y formación de ampollas en el material del revestimiento y el desgarro de la interfase.Un enfoque mejorado es agregar arcilla al compuesto.

6. Escribe al final

Hebei Yuniu Fiberglass Manufacturing Co., Ltd. es un fabricante de material de fibra de vidrio con más de 16 años de experiencia y 8 años de experiencia en exportación, que puede brindarle alta calidad rollos de fibra de vidrio materiales compuestos.

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