Что такое система хранения водорода?

АСистема хранения водородаявляется одним из трех основных компонентов станции заправки водорода (система хранения водорода, компрессор и машина для заправки водорода), но применение системы хранения водорода не ограничивается станциями заправки водорода. Таким образом, эта статья расширит перспективу до узлов хранения водорода в нескольких звеньях: хранение после производства водорода, хранение после транспортировки на заправочную станцию ​​водорода, а также бортовое хранение водорода. Эти различные узлы также выдвигают различные требования к контейнерам для хранения водорода.

Что такое система хранения водорода?

Согласно определению лаборатории аргонов в Соединенных Штатах, система хранения водорода может быть разделена на несколько основных компонентов: бутылки для хранения водорода, интегрированные клапаны бутылок, интегрированные модули регулирования давления, порты для заправки водорода, контроллеры системы хранения водорода, а также устройства для сброса водорода для каждой части.

Бутылка для хранения водорода

Бутылки для хранения водорода являются наиболее зрелой областью коммерциализации систем хранения водорода, и большое количество компаний вошло в производство бутылок для хранения водорода. Технология бутылок для хранения водорода прошла через пять поколений итераций. В настоящее время бутылки V-типа без внутреннего лайнера и только из приготовления клетчатки по-прежнему находятся в исследованиях как дома, так и за рубежом.

Цилиндры для хранения водорода высокого давления в основном разделены на четыре типа: полностью металлические цилиндры (тип I), металлические цилиндры с внутренними волокнами с внутренними волокнами (тип III), неметаллические волокнистые волокно полностью обернуты (тип IV).

Четыре поколениябутылки для хранения водородав настоящее время широко используются. Это связано с тем, что бутылки их типа I и II подходят в качестве контейнеров для хранения водорода для станций заправки водорода из-за их характеристик, а бутылки III типа и IV более подходят в качестве контейнеров для хранения водорода, каждый из которых использует.

Причина, по которой станции заправки водорода и хранение водорода, установленное на транспортных средствах, используют различные бутылки для хранения водорода, заключается в том, что в первую очередь, потому что поле транспорта имеет более высокие требования для плотности хранения веса водорода. Тип I и типа II имеют большое соотношение веса к объему, которое трудно соответствовать требованиям плотности хранения водорода в транспортных средствах водородных топливных элементов. Во-вторых, самооплаченная доля контейнера для хранения водорода очень важна для эффективности питания транспортного средства. Бутылки типа III и типа IV имеют преимущества низкого соотношения веса к объему и высокой плотности хранения водорода на единицу массы из-за клетчатки полной обмотки. В настоящее время они широко используются втранспортные средства для водородных топливных элементов.

Структура бутылки для хранения водорода изнутри на внешнюю часть включает в себя материал подкладки, переходный слой, слой намотки волокна, внешний защитный слой и буферный слой. Возьмите бутылку для хранения водорода типа IV в качестве примера, чтобы увидеть его структурную композицию:

Бутылка для хранения водорода типа IV и вкладыш для хранения водорода IV типа IV

●

   ● Лайнер: Общая толщина стены бутылки составляет около 20 ~ 30 мм. Самым слоем в прямом контакте с водородом является газовый барьерный слой, толщиной около 2 ~ 3 мм. Материалом является PA6, PA612, PA11, HDPE и т. Д., Который играет роль в блокировании водорода.

● Средний слой:Относительно толстый устойчивый к давлению слой, изготовленный из армированного CFRP углеродного волокна, состоящего из углеродного волокна и эпоксидной смолы. Под предположением обеспечения уровня сопротивления давления толщина этого слоя сводится к минимуму для повышения эффективности хранения водорода.

● Поверхностный слой: Толщина составляет около 2 ~ 3 мм, а материал представляет собой стеклянный стекловолокно, состоящий из стеклянного волокна и эпоксидной смолы.

Причина, по которой бутылки для хранения водорода типа IV более подходят для хранения водорода, заключается в том, что они изменяют металлический материал внутреннего резервуара, используют полимерные материалы в качестве внутреннего резервуара и используют композитные материалы из углеродного волокна в качестве слоя подшипника. Отношение массы хранения водорода может достигать более 6%, а наибольшее может достигать 7%, поэтому стоимость может быть дополнительно снижена.

Композиция системы хранения водорода

Хотя бутылка для хранения водорода является ядром системы хранения водорода, систему хранения водорода можно безопасно использовать только с помощью ряда вспомогательных компонентов.

Система хранения водорода станции заправки водорода состоит из бутылки для хранения водорода, интегрированного клапана для бутылки, интегрированного модуля регулирования давления, порта заправки водорода, контроллера системы хранения водорода, а также устройств с выпискими водорода различными частями.

Интегрированный клапан бутылки

Интегрированный клапан бутылки является ключевой частью для обеспечения безопасности бутылки для хранения водорода и плавной доставки водорода. Он также состоит из нескольких частей, а именно, фильтра, предельного клапана потока, устройства высвобождения тепла и давления, ручного клапана, контрольного клапана в качестве заправки водорода и ряда датчиков температуры и давления.

Интегрированный модуль управления давлением обычно включает в себя автоматический отключенный клапан, ручной вентиляционный клапан (для технического обслуживания), регулятор давления, клапан снятия аварийного давления и датчик давления.

Производительность системы хранения водорода может быть оценена с помощью нескольких важных параметров, включая емкость хранения водорода, плотность массового хранения водорода, плотность объема хранения систем, стоимость хранения водорода на киловатт-час, срок службы цикла зарядки и разгрузки и минимальное транспортное давление.

Встроенная система хранения водорода 

Из-за различных сценариев применения состав встроенной системы хранения водорода отличается от состава системы хранения водорода на станции заполнения водорода. Его структура включает в себя: бутылку для хранения водорода с бутылочным клапаном, водородная труба, порт водорода, водородный трубопровод высокого давления, датчик давления, односторонний клапан, редуктор давления и водородную систему.

70 МПа в бортовой системе хранения водорода 70 МПа

Встроенная система хранения водорода принимает форму укладки с фермами для фиксации. Количество бутылок варьируется в зависимости от мощности транспортного средства и других показателей. Большинство коммерческих транспортных средств имеют 6 бутылок, а режим размещения следующим образом:

В пассажирских автомобилях в основном используются две бутылки для хранения водорода:

Транспортные средства для водородных топливных элементов, оснащенные двумя бутылками для хранения водорода IV