Mga uri ng mga tangke ng hydrogen: mga pagkakaiba -iba sa teknikal at benepisyo

Habang lumilipat tayo patungo sa napapanatiling mga solusyon sa enerhiya, ang paggamit ng hydrogen bilang isang malinis at nababago na mapagkukunan ng enerhiya ay nakakakuha ng makabuluhang traksyon. Ayon sa International Energy Agency, ang pandaigdigang produksiyon ng hydrogen ay tinatayang nasa paligid ng 70 milyong metriko tonelada noong 2021, na may berdeng produksiyon ng hydrogen na tumataas sa 2-3 milyong metriko tonelada bawat taon. Gayunpaman, ang ligtas at mahusay na pag -iimbak ng hydrogen ay nananatiling isang pangunahing hamon dahil sa mababang density ng enerhiya at mataas na compressibility. Upang makamit ang praktikal na density ng enerhiya para sa iba't ibang mga aplikasyon, ang hydrogen ay kailangang maiimbak sa ilalim ng mataas na presyon.

Ang artikulong ito ay galugarin ang iba't ibang uri ng mga tangke na ginamit upang mag -imbak ng hydrogen sa ilalim ng presyon, ang kanilang mga pagkakaiba -iba sa teknikal, at ang kanilang mga benepisyo. Ang pag -unawa sa mga solusyon sa imbakan na ito ay mahalaga para sa malawakang pag -ampon ng hydrogen bilang isang mapagkukunan ng gasolina sa iba't ibang sektor, kabilang ang transportasyon at industriya.

Ano ang aHydrogen tank?

A hydrogen tankay isang espesyal na idinisenyo na lalagyan para sa pag -iimbak ng hydrogen sa alinman sa gas o likido form. Maaari rin itong tinukoy bilang isang bote ng hydrogen, kahon, o tangke. Ang pagtatayo ng isang tangke ng hydrogen ay dapat matugunan ang mahigpit na pisikal na mga kinakailangan batay sa presyon ng imbakan at temperatura. Ang mga kinakailangang ito ay itinakda ng mga ahensya ng gobyerno at mga pamantayang pang -internasyonal tulad ng ISO 15869 at ISO 14687: 2019.

Mga pangunahing pagsasaalang -alang para sahydrogen tankKasama sa disenyo:

Mataas na paglaban sa presyon (karaniwang 350-700 bar para sa mga aplikasyon ng sasakyan)

I -minimize ang hydrogen permeation at yakap

Magaan na konstruksyon para sa mga mobile application

Mga tampok sa kaligtasan upang maiwasan ang mga pagtagas at pamahalaan ang mga potensyal na pagkabigo

Ang patuloy na pagbabago sa mga proseso ng agham at pagmamanupaktura ay humantong sa makabuluhang pagsulong sa disenyo ng tangke ng hydrogen at pagganap. Ang mga tangke ng gasolina ng hydrogen ay ginagamit sa iba't ibang mga aplikasyon, kabilang ang mga cell ng gasolina at mga sistema ng electrolysis, rockets at flight flight. Karaniwan, ang mga tangke ng hydrogen ay bahagi ng isang mas malaking sistema ng imbakan ng hydrogen na maaaring magsama ng kagamitan sa compression, mga balbula sa kaligtasan at mga sistema ng pagsubaybay.

Uri ngMga tangke ng hydrogen

Mayroong limang uri ng mga tangke ng gas na magagamit para sa imbakan ng hydrogen, na angkop para sa parehong mga nakapirming at mobile application. Ang bawat uri ay may natatanging katangian at angkop para sa iba't ibang mga aplikasyon.

All-metal gas cylinders (type I)

Ang mga Type I tank ay ang pinaka -pangunahing at karaniwang mga tangke ng gas, na ginawa nang buo ng metal, karaniwang bakal o haluang metal na aluminyo.

    • Materyal: All-Metal Construction (Steel o Aluminum Alloy)

    • Presyon ng pagtatrabaho: 200 hanggang 300 bar

    • Karaniwang density: mga 15 gramo ng hydrogen bawat litro

    • Application: Pangunahing ginagamit sa industriya at nakatigil na imbakan

    • Proseso ng Paggawa: Karaniwan na ginawa ng paglimot o malalim na proseso ng pagguhit

    • Mga kalamangan: Mababang gastos, simpleng istraktura, teknolohiya sa pagmamanupaktura ng mature

    • Mga Kakulangan: Malakas na timbang, limitadong kapasidad ng pagdadala ng presyon

Metal Liner Fiber Hoop-Wound Gas Cylinder (Type II)

Ang pangalawang tangke ay isang pagpapabuti sa unang tangke, na may isang metal liner at bahagyang pampalakas ng hibla.

    • Materyal: metal liner (karaniwang bakal o aluminyo) kasama ang bahagyang pampalakas ng hibla (karaniwang glass fiber)

    • Paggawa ng presyon: 100 hanggang 500 bar

    • Karaniwang density: mga 20 gramo ng hydrogen bawat litro

    • Application: Pang -industriya na aplikasyon, ilang mga mobile application

    • Proseso ng Paggawa: Matapos magawa ang metal liner, kasunod na pinalakas ng paikot -ikot na hibla

    • Mga kalamangan: mas mataas na kapasidad ng pagdadala ng presyon at mas magaan na timbang kaysa sa mga tangke ng type I

    • Mga Kakulangan: Medyo mabigat pa rin para sa mga mobile application

Metal Liner Fiber Ganap na Balot ng Gas Cylinder (Type III)

Ang mga tanke ng III ay kumakatawan sa isang makabuluhang pagsulong sa teknolohiya ng imbakan ng hydrogen, lalo na para sa mga aplikasyon ng sasakyan.

    • Materyal: metal liner (karaniwang aluminyo) na nakabalot ng isang kumpletong composite material (carbon fiber)

    • Paggawa ng Presyon: Hanggang sa 350 bar (ang ilang mga disenyo ay maaaring umabot sa 700 bar)

    • Karaniwang density: mga 25 gramo ng hydrogen bawat litro

    • Application: Karaniwang ginagamit sa mga sasakyan, lalo na ang mga bus at trak

    • Proseso ng Paggawa: Matapos mabuo ang aluminyo liner, ito ay ganap na nakabalot ng mga pinagsama -samang materyales gamit ang awtomatikong paglalagay ng hibla o teknolohiya ng paikot -ikot na hibla

    • Mga kalamangan: makabuluhang mas magaan kaysa sa mga uri ng I at Type II tank, na may mas mataas na kapasidad ng pagdadala ng presyon

    • Mga Kakulangan: Mas kumplikado at mas mahal sa paggawa kaysa sa Type I at Type II tank

Non-Metallic Liner Fiber Ganap na Balot ng Gas Cylinder (Type IV)

Ang mga tangke ng IV ay kumakatawan sa unahan ng teknolohiyang imbakan ng hydrogen na may mataas na presyon sa kasalukuyang mga mobile application.

    • Materyal: Polymer liner (karaniwang high-density polyethylene o polyamide) na nakabalot ng isang kumpletong composite material (carbon fiber)

    • Presyon ng Paggawa: Hanggang sa 700 Bar (ang ilang mga disenyo ay maaaring umabot sa 875 bar)

    • Karaniwang density: mga 40 gramo ng hydrogen bawat litro

    • Mga aplikasyon: Mga kotse ng pasahero, mabibigat na komersyal na sasakyan, portable application

    • Proseso ng Paggawa: Kumpletong Composite Wrap Pagkatapos ng Produksyon ng Polymer Liner (Karaniwan sa pamamagitan ng Rotational Molding o Blow Molding)

    • Mga kalamangan: pinakamataas na density ng imbakan, magaan na timbang, mahusay na paglaban sa pagkapagod

    • Mga Kakulangan: Ang kumplikadong proseso ng pagmamanupaktura, ang polymer liner ay maaaring maging sanhi ng mas mataas na mga problema sa permeation ng hydrogen

Linerless All-Composite Cylinder (Type V)

Ang Type V tank ay ang pinaka advanced at eksperimentong disenyo, gamit ang isang linerless all-composite na istraktura.

     • Materyal: All-composite construction na walang hiwalay na liner

     • Presyon ng Operating: Nag -iiba depende sa tukoy na disenyo

     • Karaniwang density: humigit -kumulang 20 gramo ng hydrogen bawat litro (potensyal para sa mas mataas na mga density na may advanced na disenyo)

     • Application: Eksperimental at dalubhasang mga aplikasyon

     • Proseso ng Paggawa: Mga Advanced na Composite Layup Technique, Posibleng kabilang ang In-Situ Cured Thermoplastic Composite

     • Mga kalamangan: potensyal para sa napakababang timbang, nabawasan ang pagiging kumplikado kumpara sa mga may linya na tank

     • Mga Kakulangan: Mga Hamon na may mga isyu sa hydrogen permeation, hindi pa mature ang teknolohiya

Mga kalamangan at aplikasyon

Ang limang uri ng mga tanke ay naiiba lalo na sa mga materyales na ginawa nila at ang nagreresultang mga katangian ng pagganap. Narito ang isang paghahambing ng ilang mga pangunahing kadahilanan:

   • Kahusayan ng timbang:

Uri ng 1

Nag -aalok ang Type 4 at Type 5 tank ng pinakamataas na kahusayan ng timbang, na kritikal para sa mga mobile application.

  • Paglaban sa presyon:

Uri ng 1

Ang uri ng 3, type 4, at type 5 tank ay maaaring makatiis sa pinakamataas na presyur, na nagpapahintulot sa mas mataas na mga density ng imbakan.

  • Paggawa ng pagiging kumplikado:

Uri ng 1

Ang mas advanced na mga uri ng tangke ay nangangailangan ng mas kumplikadong mga proseso ng pagmamanupaktura, pagtaas ng gastos ngunit pagpapabuti ng pagganap.

  • Paglaban ng Hydrogen Permeation:

Uri ng 1 ≈ Uri ng 2 ≈ Uri ng 3> Uri 4> Uri ng 5

Nag -aalok ang mga liner ng metal ng mas mahusay na paglaban ng permeation kaysa sa mga polymer liner o hindi naka -linya na disenyo.

Gastos:

Uri ng 1

Ang mas advanced na mga uri ng tangke ay karaniwang mas mahal dahil sa pagiging kumplikado ng materyal at pagmamanupaktura.

Para sa mga mobile application ng hydrogen, ang uri ng 4 tank ay malawak na ginagamit dahil nag -aalok sila ng isang mahusay na balanse ng kahusayan ng timbang at pagiging posible sa pagmamanupaktura habang pinapanatili ang pinakamataas na density ng imbakan. Ang mga ito ay angkop para sa mga pampasaherong kotse at mabibigat na komersyal na sasakyan kung saan ang timbang at puwang ay pangunahing mga kadahilanan.

    • Ang mga Type 3 tank ay karaniwang ginagamit sa mas malalaking sasakyan tulad ng mga bus at trak, kung saan ang bahagyang mas mababang density ng imbakan ay binabayaran ng potensyal na mas mababang gastos at mas simpleng proseso ng pagmamanupaktura.

    • Ang Type 1 at Type 2 tank ay patuloy na ginagamit sa pang -industriya at nakatigil na mga aplikasyon kung saan ang timbang ay hindi isang kritikal na kadahilanan at ang mababang gastos ay isang priyoridad.

    • Ang mga Type 5 tank ay kumakatawan sa unahan ng teknolohiyang imbakan ng hydrogen at maaaring magamit sa aerospace at iba pang mga specialty application kung saan kritikal ang matinding pagtitipid ng timbang.

Konklusyon

Mayroong iba't ibang mga uri ng mga tangke ng imbakan ng hydrogen, bawat isa ay may sariling mga pagkakaiba -iba sa teknikal at pakinabang. Ang pagpili ng tangke ay nakasalalay sa tukoy na aplikasyon, ang kinakailangang density ng imbakan, mga pagsasaalang -alang sa gastos at mga kinakailangan sa kaligtasan. Habang ang mundo ay lumilipat patungo sa isang mas napapanatiling hinaharap, ang mahusay at ligtas na pag -iimbak ng hydrogen ay magiging lalong mahalaga.

Ang mga pag -unlad sa hinaharap sa teknolohiya ng hydrogen tank ay malamang na nakatuon sa mga sumusunod na lugar:

     • 1. Gumamit ng mga advanced na materyales upang higit na mabawasan ang timbang at pagbutihin ang paglaban ng permeation;

    • 2.Innovative Technique Technique upang Bawasan ang Mga Gastos at Pagbutihin ang Pagganap;

    • 3. Pinag -aralan ang mga tampok ng kaligtasan at teknolohiya ng sensing;

    • 4. Pagsasama ng mga tanke sa iba pang mga sangkap ng sasakyan o system upang ma -optimize ang pagganap.