《重磅！探寻高压下氢存储容器内衬损坏的主因》
-在使用氢气时，由于内部压力增加（高达700 bar），出现了内衬坍塌等问题，该现象在快速排空储罐的实验中得到证实，表现为内衬的分离和显著变形。
材料和样品：
复合容器由碳纤维增强的环氧树脂基体和两种脂肪族聚酰胺内衬（PA6和PA12）组成，样品由2mm厚的内衬板和2mm厚的复合材料板通过环氧树脂粘合剂固定而成，通过差示扫描量热法（DSC）确定两种材料的玻璃化转变温度分别为48℃和39℃，并测定了两种材料在不同氢气压力和温度下的传输系数。
实验装置：
在Instron 8802液压拉伸机中进行减压测试，该机器配有压力和温度调节室，可在高达40MPa的气态氢中进行机械测试，通过该装置研究了最大压力（17.5 - 35MPa）、排空流量率（0.004 - 50MPa/min）和残余压力平台（2 - 17.5MPa）的影响，实验温度为65℃和27℃。
数值模拟：
使用Abaqus软件建立三维模型，通过亨利定律以化学势（即分压）解决扩散问题，模拟中不考虑粘合内衬和复合材料的薄胶层，模型考虑了内衬的弹性 - 塑性和应变硬化以及温度依赖性，复合材料被视为纯粹弹性，还添加了先前确定的内衬和复合材料的传输系数，通过数值模拟确定了气体在样品内任何位置的压力。
热膨胀和氢吸收的影响：
热膨胀在内衬坍塌开始时不起作用，氢吸收导致的尺寸变化也不是应力的来源，因此坍塌现象主要源于溶解气体，特别是在界面处。
内衬中水含量的影响：
干燥和在环境条件下保存的内衬样品在减压实验中均出现了内衬坍塌，水含量不是影响内衬坍塌出现的主要因素，但温度的影响将被研究，干燥内衬的测试将作为评估所有参数影响的参考。
温度的影响：
温度是研究内衬坍塌出现的重要参数，在PA6内衬的玻璃化转变温度（27℃和65℃）两侧进行的测试表明，65℃时出现内衬坍塌，27℃时未观察到，这表明内衬非晶态的状态在内衬坍塌出现中至关重要，在125℃时，内衬和复合材料均在去除氢气压力时坍塌。
最大氢气压力的影响：
最大氢气压力似乎是导致内衬坍塌的第一个参数，对于65℃和5MPa/min的排空率，样品坍塌的极限压力在31MPa和35MPa之间。
排空流量率的影响：
排空流量率是在快速减压过程中对产生的损坏起重要作用的参数之一，对于65℃和35MPa的条件，当排空流量率低于0.1MPa/min时可以避免内衬坍塌，极限排空流量率在0.04和0.1MPa/min之间，接近0.1MPa/min。
减压步骤中间压力平台的影响：
中间压力平台会影响内衬坍塌的出现，如果平台压力足够高，可以避免坍塌，否则会导致比直接减压至环境压力更严重的损坏。
导致内衬坍塌的关键因素：
实验数据表明，最大氢气压力和减压速率对内衬坍塌的出现至关重要，添加残余压力平台可以防止坍塌，对于给定温度，这些参数可视为一个“关键”参数，即内衬/复合材料界面和内衬自由表面之间的最大压力差，在65℃时，导致内衬坍塌的压力差估计约为30MPa。
内衬中聚酰胺的影响：
选择PA12内衬与PA6进行比较，虽然两者玻璃化转变温度大致相同，但PA12中氢键的密度是PA6的一半，且传输系数不同，在极端条件下，这对坍塌现象的出现没有影响，但对于较低的减压速率，聚酰胺的选择可能会影响坍塌的发生与否，实验表明PA12比PA6有更广泛的使用范围。
代表性样品与容器的比较：
在避免坍塌现象的背景下，组装测试和数值模拟对于确定避免坍塌的最大压力、温度、减压速率、残余压力等非常有意义，在第二种策略中，如果容忍分离的可能性，问题就变成了控制内衬坍塌位置的设计。
通过更好地理解导致内衬坍塌的主要因素并开发数值模拟工具，本研究减少了材料选择和容器鉴定阶段昂贵且冗长的测试数量。
该研究还为内衬材料的选择提供了数据，并给出了工业环境中储罐使用的初步规范，数值模拟也使得估计新的操作条件是否更容易导致内衬坍塌成为可能，从而使新部署期间的风险分析更加可靠。对内衬/复合材料界面的更好了解将使数值工具的预测更好。
