التطورات في صهاريج تخزين الهيدروجين من النوع الرابع: دمج المواد المركبة لتعزيز السلامة

حاليًا، تشمل تقنيات تخزين الهيدروجين الأكثر شيوعًا التخزين الغازي عالي الضغط، وتخزين السوائل المبردة، وتخزين الحالة الصلبة. ومن بين هذه التقنيات، برز تخزين الغاز عالي الضغط باعتباره التكنولوجيا الأكثر نضجًا نظرًا لتكلفته المنخفضة، والتزود بالوقود الهيدروجيني السريع، وانخفاض استهلاك الطاقة، وهيكله البسيط، مما يجعله تكنولوجيا تخزين الهيدروجين المفضلة.

أربعة أنواع من صهاريج تخزين الهيدروجين:

وبصرف النظر عن الخزانات المركبة الكاملة من النوع V الناشئة بدون بطانات داخلية، فقد دخلت أربعة أنواع من صهاريج تخزين الهيدروجين إلى السوق:

1. الخزانات المعدنية بالكامل من النوع الأول: توفر هذه الخزانات قدرة أكبر على ضغوط العمل التي تتراوح من 17.5 إلى 20 ميجا باسكال، وبتكاليف أقل. يتم استخدامها بكميات محدودة لشاحنات وحافلات الغاز الطبيعي المضغوط.

2. الخزانات المركبة المبطنة بالمعدن من النوع الثاني: تجمع هذه الخزانات بين البطانات المعدنية (عادةً الفولاذ) والمواد المركبة الملفوفة في اتجاه الطوق. أنها توفر قدرة كبيرة نسبيا على ضغوط العمل بين 26 و 30 ميجاباسكال، مع تكاليف معتدلة. يتم استخدامها على نطاق واسع لتطبيقات المركبات التي تعمل بالغاز الطبيعي المضغوط.

3. الخزانات المركبة بالكامل من النوع الثالث: تتميز هذه الخزانات بقدرة أصغر عند ضغوط عمل تتراوح بين 30 و 70 ميجا باسكال، مع بطانات معدنية (فولاذ / ألمنيوم) وتكاليف أعلى. وجدوا تطبيقات في مركبات خلايا وقود الهيدروجين خفيفة الوزن.

4.الخزانات المركبة المبطنة بالبلاستيك من النوع الرابع: توفر هذه الخزانات سعة أصغر عند ضغوط عمل تتراوح بين 30 و70 ميجا باسكال، مع بطانات مصنوعة من مواد مثل البولي أميد (PA6)، والبولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE)، والبوليستر البلاستيكي (PET). .

مزايا صهاريج تخزين الهيدروجين من النوع الرابع:

حاليًا، تُستخدم خزانات النوع الرابع على نطاق واسع في الأسواق العالمية، بينما لا تزال خزانات النوع الثالث تهيمن على سوق تخزين الهيدروجين التجاري.

ومن المعروف أنه عندما يتجاوز ضغط الهيدروجين 30 ميجاباسكال، قد يحدث تقصف هيدروجيني لا رجعة فيه، مما يؤدي إلى تآكل البطانة المعدنية وينتج عنه تشققات وكسور. يمكن أن يؤدي هذا الوضع إلى تسرب الهيدروجين والانفجار اللاحق.

بالإضافة إلى ذلك، فإن معدن الألومنيوم وألياف الكربون في طبقة اللف لهما فرق محتمل، مما يجعل الاتصال المباشر بين بطانة الألومنيوم ولف ألياف الكربون عرضة للتآكل. ولمنع ذلك، أضاف الباحثون طبقة تآكل التفريغ بين البطانة وطبقة اللف. ومع ذلك، فإن هذا يزيد من الوزن الإجمالي لصهاريج تخزين الهيدروجين، مما يزيد من الصعوبات اللوجستية والتكاليف.

تأمين نقل الهيدروجين: أولوية:
بالمقارنة مع خزانات النوع الثالث، توفر صهاريج تخزين الهيدروجين من النوع الرابع مزايا كبيرة من حيث السلامة. أولاً، تستخدم خزانات النوع الرابع بطانات غير معدنية مكونة من مواد مركبة مثل مادة البولي أميد (PA6)، والبولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE)، والبوليستر البلاستيكي (PET). يوفر مادة البولي أميد (PA6) قوة شد ممتازة، ومقاومة للصدمات، ودرجة حرارة انصهار عالية (تصل إلى 220 درجة مئوية). يُظهر البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) مقاومة ممتازة للحرارة، ومقاومة للتشققات الناتجة عن الإجهاد البيئي، والمتانة، ومقاومة الصدمات. ومن خلال تعزيز هذه المواد البلاستيكية المركبة، تُظهر خزانات النوع الرابع مقاومة فائقة للتقصف الهيدروجيني والتآكل، مما يؤدي إلى إطالة عمر الخدمة وتعزيز السلامة. ثانيًا، إن طبيعة المواد البلاستيكية المركبة خفيفة الوزن تقلل من وزن الخزانات، مما يؤدي إلى انخفاض التكاليف اللوجستية.

خاتمة:
يمثل دمج المواد المركبة في صهاريج تخزين الهيدروجين من النوع الرابع تقدمًا كبيرًا في تعزيز السلامة والأداء. إن اعتماد البطانات غير المعدنية، مثل مادة البولي أميد (PA6)، والبولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE)، والبلاستيك البوليستر (PET)، يوفر مقاومة محسنة للتقصف الهيدروجيني والتآكل. علاوة على ذلك، فإن خصائص الوزن الخفيف لهذه المواد البلاستيكية المركبة تساهم في تقليل الوزن وخفض التكاليف اللوجستية. نظرًا لأن خزانات النوع الرابع تكتسب استخدامًا واسع النطاق في الأسواق وتبقى خزانات النوع الثالث هي المهيمنة، فإن التطوير المستمر لتقنيات تخزين الهيدروجين أمر بالغ الأهمية لتحقيق الإمكانات الكاملة للهيدروجين كمصدر للطاقة النظيفة.