杨超凡·复合材料V型储氢罐
到2050年,将有20亿辆汽车和卡车在驾驶在世界道路上。消除许多石化燃料车辆排放的一氧化碳和其他空气污染物已成为全球当务之急。在替代内燃机的混合动力车、"插电式"电动和氢(H2)燃料电池电力的候选中,只有后者才能真正消除排放。因此,难怪世界各地的汽车制造商正在设计各种燃料电池汽车(FCV):轿车、跑车、SUV、出租车、公共汽车和轻型卡车。燃料电池还正在对车辆进行军事战斗、运送和维护(如街道清洁工)和材料搬运(如叉车)以及摩托车、电动自行车和人力车的测试。燃料电池电力的汽车中,所用的储气罐有以下5种形式:
2、CNG II型:主要是钢或铝,纤维增强聚合物在箍方向上覆盖,以玻璃、碳或玄武岩纤维为特色;金属容器和缠绕复合材料在结构载荷上共享。3、CNG类型III:金属衬里(通常是铝),全碳纤维复合材料覆盖;复合材料承载结构载荷。4、CNG IV型:无金属结构。碳纤维或混合碳/玻璃纤维复合材料是长丝缠绕在热塑性聚合物(通常为高密度聚乙烯-HDPE 或聚酰胺)衬里;复合材料承载结构载荷。[HDPE- High-Densitypolyethylene]5、CNG V 型:全复合材料结构。该罐无衬里,并具有碳纤维或混合碳/玻璃纤维复合材料缠绕的可折叠或融化的芯模,复合材料承载所有负载。
以下介绍CTD公司制造V型氢燃料罐的核心技术(见图):
可重复使用、精密的、可抽出的工具(MUPET--Multiple Use Precision Extractable Tooling)是最核心技术。其中TEMBO®是CTD公司开发的一种刚性、环氧基、形状记忆聚合物(SMP---Shape memory polymers )泡沫。TEMBO®泡沫,在室温下足够坚硬,即使是在自动铺放纤维的情况下,也能承受负载。形状记忆泡沫芯模,被可充气的硅胶囊包裹。在MUPET工具上铺放纤维、固化后,材料仍然是热的。接着硅胶囊抽真空,压缩泡沫的体积。泡沫体积缩小后,从工具中抽出。因此,硅胶囊缩小,可以从罐抽出。一旦抽出后,真空被释放,形状记忆泡沫在几秒钟内恢复到原来的形状。碳纤维复合材料中的基材树脂,是CDT公司的专利KIBOKO®。该材料基于一系列增韧环氧树脂,据说可以提供优异的抗微裂性能。KIBOKO®可以用于预浸料,也可以用于RTM工艺。安装在FASTRAC卫星上氢燃料罐,使用东丽(Toray)T700碳纤维。[此罐容积1.9L 罐的直径约为 152 毫米、长度为 178 -203 毫米。重量仅为0.2 千克]2.可重复使用、精密的、可抽出的工具(MUPET)。其中包括:形状记忆泡沫芯模材料TEMBO®、硅胶充气囊。