氢气箱(Hydrogen Tank,或称为氢气罐)被用来储存氢气[1][2][3]。2001年发表第一款四型(Type IV)氢气箱,可储存压力700巴(70兆帕斯卡;10,000磅力每平方英寸)的压缩氢气。首批配置四型(Type IV)氢气箱的上路燃料电池车,包括:丰田FCHV梅赛德斯-奔驰F-Cell、和通用汽车HydroGen4

配置于本田FCX平台的氢气箱

低压箱

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各式各样的应用,促使开发出各种不同的氢气(化学式 H2)储存方案。最近,“Hy-Can(Hydrogen-Canister)集团”[4]发表小型一升10巴(1.0兆帕斯卡;150磅力每平方英寸)的规格。“Horizon Fuel Cells 公司”目前正贩售可重复充填的 HydroStik 产品给消费者,拥有3兆帕斯卡(30巴;440磅力每平方英寸)和金属氢化物的外形[5]

一型(Type I)

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  • 金属箱体(钢/铝)
  • 可承受最大压力:铝为175巴(17.5兆帕斯卡;2,540磅力每平方英寸);钢则为200巴(20兆帕斯卡;2,900磅力每平方英寸).

二型(Type II)

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  • 金属箱体(铝)附加长丝(例如:玻璃纤维/芳香聚酰胺、或碳纤维)缠绕金属柱状体[6]。参见“复合材料包裹压力容器”。
  • 可承受最大压力:铝/玻璃纤维为 263巴(26.3兆帕斯卡;3,810磅力每平方英寸);钢/碳纤维或芳香聚酰胺则为299巴(29.9兆帕斯卡;4,340磅力每平方英寸)。

三型(Type III)

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  • 复合材料玻璃纤维强化塑胶/芳香聚酰胺、或碳纤维制成箱体,并附加金属内衬(铝或钢)。参见“金属基复合材料”。
  • 最大可承受压力:铝/玻璃纤维为305巴(30.5兆帕斯卡;4,420磅力每平方英寸);铝/芳香聚酰胺为438巴(43.8兆帕斯卡;6,350磅力每平方英寸);铝/碳纤维则为700巴(70兆帕斯卡;10,000磅力每平方英寸)。

四型(Type IV)

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  • 复合箱体,例如:碳纤维箱体附加聚合物内衬(热塑性塑料)。参见“滚塑”和“纤维强化塑胶”。
  • 最大可承受压力:塑胶/碳纤维为661巴(66.1兆帕斯卡;9,590磅力每平方英寸)以上[7][8]

五型(Type V)

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  • 全复合材料无内衬之箱体,“CTD(Composite Technology Development)公司”于2014/1/1已建置完成第一个原型箱体以提供测试[9][10]

箱体测试和安全考量

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参照ISO/TS 15869(修订版):

  • 爆破测试:箱体爆裂时的压力,通常为超过二倍工作压力以上。
  • 耐压测试压力:测试执行时的压力,通常为工作压力以上。
  • 泄漏测试、或渗透测试[11]:数值单位为 NmL/hr/L(H2泄漏量NmL/时间hr/箱体容量L)。
  • 疲劳测试:通常为数千次循环的填充/释放。
  • 篝火测试:箱体暴露于明火。
  • 子弹测试:实弹射击于箱体。

实际标准EC 79/2009:

  • 美国政府能源部维护一个氢气安全实务的网站,提供许多关于箱体和配管的资料[12]。他们冷冷地观察出:“氢气是一种低黏度、极细微分子,因此就容易出现泄漏。”[13]

金属氢化物储存箱

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氢化镁

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利用镁金属[14]储存氢气,是一种安全但和重量成反比的储存技术,通常压力需求限制于10巴(1.0兆帕斯卡;150磅力每平方英寸)。

填充过程会产生热,而排放过程将需要一些热量以释放包含于储存材料之中的氢气(H2),必须达到至少300 °C(572 °F) [15],才能活化这些类型的氢化物。

其他氢化物

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参见“氢化铝钠”。

研发

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  • 2008 - 日本,碳纤维树脂复合材料(CFRP,Carbon Fiber Reinforced Plastics)预浸料之间三明治夹层的粘土基薄膜[16]

参见

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参考资料

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  1. ^ International hydrogen fuel and pressure vessel forum 2010 互联网档案馆存档,存档日期2012-09-05.
  2. ^ R&D of large stationary hydrogen/CNG/HCNG storage vessels (PDF). [2016-01-06]. (原始内容存档 (PDF)于2016-03-03). 
  3. ^ CNG & Hydrogen tank safety, R&D, and testing (PDF). [2016-01-06]. (原始内容存档 (PDF)于2012-09-27). 
  4. ^ Hycan 互联网档案馆存档,存档日期2011-12-06.
  5. ^ Horizon HydroStik. [2016-01-06]. (原始内容存档于2016-01-01). 
  6. ^ Onboard storage of hydrogen-Page 2 互联网档案馆存档,存档日期2006-11-27.
  7. ^ Onboard type IV vessels (PDF). [2016-01-06]. (原始内容 (PDF)存档于2007-11-10). 
  8. ^ KCR-CAE Composite tank (PDF). [2016-01-06]. (原始内容 (PDF)存档于2012-03-09). 
  9. ^ 存档副本. [2016-01-06]. (原始内容存档于2015-12-08). 
  10. ^ 存档副本. [2016-01-06]. (原始内容存档于2015-12-09). 
  11. ^ Modeling of dispersion following hydrogen permeation for safety engineering and risk assessment 互联网档案馆存档,存档日期2011-07-23.
  12. ^ U.S. DOE storage safety. [2016-01-06]. (原始内容存档于2015-02-11). 
  13. ^ U.S. DOE best safety practices hydrogen properties. [2016-01-06]. (原始内容存档于2015-02-11). 
  14. ^ CNRS Institut Neel H2 Storage. [2016-01-06]. (原始内容存档于2016-03-03). 
  15. ^ Storage by Mc-Phy页面存档备份,存于互联网档案馆
  16. ^ Development of a Clay-Plastic Composite Material with Good Hydrogen Gas Barrier Property 互联网档案馆存档,存档日期2008-08-21.

外部链接

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