Praegu on kõige levinumad vesiniku salvestamise tehnoloogiad kõrgsurvegaasiline salvestamine, krüogeense vedeliku salvestamine ja tahkefaasiline salvestamine. Nende hulgas on kõrgsurvegaasiline salvestamine oma madala hinna, kiire vesiniku tankimise, väikese energiatarbimise ja lihtsa konstruktsiooni tõttu kõige küpsemaks tehnoloogiaks kujunenud, muutes selle eelistatud vesiniku salvestamise tehnoloogiaks.
Neli tüüpi vesinikuhoidlaid:
Lisaks tekkivatele V tüüpi täiskomposiitpaakidele ilma sisemise voodrita on turule tulnud nelja tüüpi vesinikuhoidla paake:
1. I tüüpi täismetallist paagid: need paagid pakuvad suuremat mahutavust töörõhul vahemikus 17,5–20 MPa ja madalamaid hindu. Neid kasutatakse piiratud koguses surugaasil (CNG) töötavatel veoautodel ja bussidel.
2. II tüüpi metallvoodriga komposiitpaagid: need paagid ühendavad metallvoodri (tavaliselt terasest) ja rõngakujuliselt keritud komposiitmaterjalid. Need pakuvad suhteliselt suurt mahutavust töörõhul vahemikus 26–30 MPa mõõdukate kuludega. Neid kasutatakse laialdaselt surumaagaasil töötavate sõidukite rakendustes.
3. III tüüpi täiskomposiitpaagid: neil paakidel on väiksem mahutavus töörõhul vahemikus 30–70 MPa, need on varustatud metallvoodriga (teras/alumiinium) ja kallimad. Neid kasutatakse kergetes vesinikkütuseelementidega sõidukites.
4. IV tüüpi plastvoodriga komposiitpaagid: need paagid pakuvad väiksemat mahutavust töörõhul vahemikus 30–70 MPa ning vooderdis on valmistatud sellistest materjalidest nagu polüamiid (PA6), suure tihedusega polüetüleen (HDPE) ja polüesterplast (PET).
IV tüüpi vesinikuhoidlate eelised:
Praegu kasutatakse IV tüüpi mahuteid laialdaselt ülemaailmsetel turgudel, samas kui III tüüpi mahutid domineerivad endiselt kommertsliku vesiniku ladustamise turul.
On hästi teada, et kui vesiniku rõhk ületab 30 MPa, võib tekkida pöördumatu vesinikuhaprus, mis viib metallvoodri korrosioonini ning pragude ja murdude tekkeni. See olukord võib potentsiaalselt kaasa tuua vesiniku lekke ja sellele järgneva plahvatuse.
Lisaks on mähisekihi alumiiniummetallil ja süsinikkiul potentsiaalide erinevus, mis muudab alumiiniumvoodri ja süsinikkiust mähise vahelise otsese kontakti korrosioonile vastuvõtlikuks. Selle vältimiseks on teadlased lisanud voodri ja mähisekihi vahele tühjenduskorrosioonikihi. See aga suurendab vesinikumahutite kogukaalu, lisades logistilisi raskusi ja kulusid.
Vesiniku turvaline transport: prioriteet:
Võrreldes III tüüpi mahutitega pakuvad IV tüüpi vesinikuhoidlate mahutid olulisi eeliseid ohutuse osas. Esiteks kasutavad IV tüüpi mahutid mittemetallist vooderdust, mis on valmistatud komposiitmaterjalidest, nagu polüamiid (PA6), suure tihedusega polüetüleen (HDPE) ja polüesterplastid (PET). Polüamiid (PA6) pakub suurepärast tõmbetugevust, löögikindlust ja kõrget sulamistemperatuuri (kuni 220 ℃). Suure tihedusega polüetüleenil (HDPE) on suurepärane kuumakindlus, keskkonnamõjude pragunemise vastupidavus, sitkus ja löögikindlus. Nende plastkomposiitmaterjalide tugevdamise tõttu on IV tüüpi mahutid vesiniku hapruse ja korrosiooni suhtes väga vastupidavad, mille tulemuseks on pikem kasutusiga ja suurem ohutus. Teiseks vähendab plastkomposiitmaterjalide kerge kaal mahutite kaalu, mis omakorda vähendab logistikakulusid.
Järeldus:
Komposiitmaterjalide integreerimine IV tüüpi vesinikuhoidlatesse kujutab endast olulist edasiminekut ohutuse ja jõudluse parandamisel. Mittemetalliliste vooderdiste, näiteks polüamiidi (PA6), suure tihedusega polüetüleeni (HDPE) ja polüesterplasti (PET) kasutuselevõtt tagab parema vastupidavuse vesiniku haprusele ja korrosioonile. Lisaks aitavad nende plastkomposiitmaterjalide kerged omadused kaasa väiksemale kaalule ja madalamatele logistikakuludele. Kuna IV tüüpi mahutid on turgudel laialdaselt kasutusel ja III tüüpi mahutid jäävad domineerivaks, on vesinikuhoidlate tehnoloogiate pidev arendamine ülioluline vesiniku kui puhta energiaallika täieliku potentsiaali realiseerimiseks.
Postituse aeg: 17. november 2023