التقدم في خزانات تخزين الهيدروجين من النوع الرابع: دمج مواد مركبة لتحسين السلامة

في الوقت الحالي ، تشمل تقنيات تخزين الهيدروجين الأكثر شيوعًا تخزينًا غازيًا عالي الضغط ، وتخزين سائل مبرد ، وتخزين الحالة الصلبة. من بين هذه ، برزت التخزين الغازي ذي الضغط العالي باعتباره التقنية الأكثر نضجًا بسبب انخفاض تكلفتها ، وتزويدها بالهيدروجين السريع ، وانخفاض استهلاك الطاقة ، والهيكل البسيط ، مما يجعلها تقنية تخزين الهيدروجين المفضلة.

أربعة أنواع من خزانات تخزين الهيدروجين:

بصرف النظر عن الخزانات المركب الكاملة من النوع الخامس بدون بطانات داخلية ، دخلت أربعة أنواع من خزانات تخزين الهيدروجين إلى السوق:

1.Type I I Coll-Metal Tanks: توفر هذه الخزانات سعة أكبر في ضغوط العمل التي تتراوح بين 17.5 إلى 20 ميجا باسكال ، مع انخفاض تكاليف. يتم استخدامها بكميات محدودة لشاحنات وحافلات الغاز الطبيعي (الغاز الطبيعي المضغوط).

2.Type II الخزانات المركب المعدنية المبطنة: تجمع هذه الخزانات بين الخطوط المعدنية (عادة الصلب) مع جرح مواد مركبة في اتجاه الطوق. أنها توفر سعة كبيرة نسبيا في ضغوط العمل بين 26 و 30 ميجا باسكال ، مع تكاليف معتدلة. يتم استخدامها على نطاق واسع لتطبيقات مركبة CNG.

3. THEPE III COLOMPONITAL SARKS: تتميز هذه الخزانات بسعة أصغر في ضغوط العمل بين 30 و 70 ميجا باسكال ، مع بطانات معدنية (الصلب/الألومنيوم) وتكاليف أعلى. وجدوا تطبيقات في مركبات خلايا وقود الهيدروجين خفيفة الوزن.

4.Type IV IV الخزانات المركبة المركب من البلاستيك: توفر هذه الخزانات سعة أصغر في ضغوط العمل بين 30 و 70 ميجا باسكال ، مع بطانات مصنوعة من مواد مثل البولي أميد (PA6) ، البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) ، والبلاستيك البوليستر (PET).

مزايا خزانات تخزين الهيدروجين من النوع الرابع:

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

من المعروف أنه عندما يتجاوز ضغط الهيدروجين 30 ميجا باسكال ، قد يحدث احتضان الهيدروجين الذي لا رجعة فيه ، مما يؤدي إلى تآكل البطانة المعدنية ويؤدي إلى تشققات وكسور. يمكن أن يؤدي هذا الموقف إلى تسرب الهيدروجين والانفجار اللاحق.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن معادن الألومنيوم وألياف الكربون في الطبقة المتعرجة لها فرق محتمل ، مما يجعل الاتصال المباشر بين بطانة الألومنيوم وألياف الكربون معرضة للتآكل. لمنع ذلك ، أضاف الباحثون طبقة تآكل التفريغ بين البطانة وطبقة متعرج. ومع ذلك ، فإن هذا يزيد من الوزن الإجمالي لخزانات تخزين الهيدروجين ، مما يزيد من الصعوبات والتكاليف اللوجستية.

نقل الهيدروجين الآمن: أولوية:
بالمقارنة مع خزانات النوع الثالث ، توفر خزانات تخزين الهيدروجين من النوع IV مزايا كبيرة من حيث السلامة. أولاً ، تستخدم خزانات النوع الرابع بطانات غير معدنية تتكون من مواد مركبة مثل البولي أميد (PA6) ، البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) ، والبلاستيك البوليستر (PET). يقدم البولي أميد (PA6) قوة شد ممتازة ومقاومة تأثير ودرجة حرارة انصهار عالية (حتى 220 ℃). يعرض البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) مقاومة ممتازة للحرارة ، ومقاومة صدع الإجهاد البيئي ، والمتانة ، ومقاومة التأثير. من خلال تعزيز هذه المواد المركبة البلاستيكية ، تُظهر خزانات النوع الرابع مقاومة فائقة لمقاومة الهيدروجين والتآكل ، مما يؤدي إلى حياة موسعة ومحسنة للسلامة. ثانياً ، إن الطبيعة الخفيفة للمواد المركب البلاستيكية تقلل من وزن الخزانات ، مما يؤدي إلى انخفاض تكاليف اللوجستية.

خاتمة:
يمثل تكامل المواد المركبة في خزانات تخزين الهيدروجين من النوع IV تقدمًا كبيرًا في تعزيز السلامة والأداء. يوفر اعتماد البطانات غير المعدنية ، مثل البولي أميد (PA6) ، والبولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) ، والبلاستيك البوليستر (PET) ، مقاومة محسنة لتنسيق الهيدروجين والتآكل. علاوة على ذلك ، فإن الخصائص الخفيفة لهذه المواد المركبة البلاستيكية تساهم في انخفاض الوزن وانخفاض التكاليف اللوجستية. مع استخدام خزانات النوع الرابع على نطاق واسع في الأسواق وتبقى خزانات النوع الثالث المهيمنة ، فإن التطوير المستمر لتقنيات تخزين الهيدروجين أمر بالغ الأهمية لتحقيق الإمكانات الكاملة للهيدروجين كمصدر للطاقة النظيفة.