Trenutno so najpogostejše tehnologije shranjevanja vodika visokotlačno shranjevanje v plinastem stanju, kriogeno shranjevanje v tekočinah in shranjevanje v trdnem stanju. Med njimi se je visokotlačno shranjevanje v plinastem stanju izkazalo kot najbolj zrela tehnologija zaradi nizkih stroškov, hitrega polnjenja vodika, nizke porabe energije in preproste strukture, zaradi česar je to prednostna tehnologija shranjevanja vodika.
Štiri vrste rezervoarjev za shranjevanje vodika:
Poleg novih rezervoarjev tipa V iz kompozitnih materialov brez notranjih oblog so na trg vstopile štiri vrste rezervoarjev za shranjevanje vodika:
1. Popolnoma kovinski rezervoarji tipa I: Ti rezervoarji ponujajo večjo prostornino pri delovnih tlakih od 17,5 do 20 MPa, z nižjimi stroški. Uporabljajo se v omejenih količinah za tovornjake in avtobuse na stisnjen zemeljski plin (CNG).
2. Kompozitni rezervoarji tipa II s kovinsko oblogo: Ti rezervoarji združujejo kovinske obloge (običajno jeklene) s kompozitnimi materiali, navitimi v obročasti smeri. Zagotavljajo relativno veliko prostornino pri delovnih tlakih med 26 in 30 MPa, z zmernimi stroški. Široko se uporabljajo za vozila na stisnjen zemeljski plin (CNG).
3. Popolnoma kompozitni rezervoarji tipa III: Ti rezervoarji imajo manjšo prostornino pri delovnih tlakih med 30 in 70 MPa, kovinske obloge (jeklo/aluminij) in višje stroške. Uporabljajo se v lahkih vozilih na vodikove gorivne celice.
4. Kompozitni rezervoarji tipa IV s plastično oblogo: Ti rezervoarji ponujajo manjšo prostornino pri delovnih tlakih med 30 in 70 MPa, z oblogami iz materialov, kot so poliamid (PA6), polietilen visoke gostote (HDPE) in poliestrska plastika (PET).
Prednosti rezervoarjev za shranjevanje vodika tipa IV:
Trenutno se rezervoarji tipa IV pogosto uporabljajo na svetovnih trgih, medtem ko rezervoarji tipa III še vedno prevladujejo na trgu komercialnega shranjevanja vodika.
Dobro je znano, da lahko pri preseganju tlaka vodika 30 MPa pride do nepopravljive vodikove krhkosti, ki povzroči korozijo kovinske obloge in posledično razpoke ter zlome. Takšna situacija lahko potencialno privede do uhajanja vodika in posledične eksplozije.
Poleg tega imata aluminijeva kovina in ogljikova vlakna v navitju razliko v potencialu, zaradi česar je neposreden stik med aluminijasto oblogo in navitjem iz ogljikovih vlaken dovzeten za korozijo. Da bi to preprečili, so raziskovalci med oblogo in navitje dodali plast proti koroziji. Vendar to poveča skupno težo rezervoarjev za shranjevanje vodika, kar povečuje logistične težave in stroške.
Varen prevoz vodika: prednostna naloga:
V primerjavi z rezervoarji tipa III ponujajo rezervoarji za shranjevanje vodika tipa IV znatne prednosti glede varnosti. Prvič, rezervoarji tipa IV uporabljajo nekovinske obloge iz kompozitnih materialov, kot so poliamid (PA6), polietilen visoke gostote (HDPE) in poliestrska plastika (PET). Poliamid (PA6) ponuja odlično natezno trdnost, odpornost proti udarcem in visoko temperaturo taljenja (do 220 ℃). Polietilen visoke gostote (HDPE) ima odlično toplotno odpornost, odpornost proti razpokam zaradi okoljskih obremenitev, žilavost in odpornost proti udarcem. Z ojačitvijo teh plastičnih kompozitnih materialov rezervoarji tipa IV kažejo vrhunsko odpornost proti vodikovi krhkosti in koroziji, kar ima za posledico daljšo življenjsko dobo in večjo varnost. Drugič, lahka narava plastičnih kompozitnih materialov zmanjša težo rezervoarjev, kar ima za posledico nižje logistične stroške.
Zaključek:
Integracija kompozitnih materialov v rezervoarje za shranjevanje vodika tipa IV predstavlja pomemben napredek pri izboljšanju varnosti in učinkovitosti. Uporaba nekovinskih oblog, kot so poliamid (PA6), polietilen visoke gostote (HDPE) in poliestrska plastika (PET), zagotavlja izboljšano odpornost proti vodikovi krhkosti in koroziji. Poleg tega lahke lastnosti teh plastičnih kompozitnih materialov prispevajo k zmanjšanju teže in nižjim logističnim stroškom. Ker se rezervoarji tipa IV na trgih široko uporabljajo, rezervoarji tipa III pa ostajajo prevladujoči, je nenehen razvoj tehnologij shranjevanja vodika ključnega pomena za uresničitev polnega potenciala vodika kot čistega vira energije.
Čas objave: 17. november 2023