Trenutno, najčešće tehnologije skladištenja vodika uključuju visokotlačno skladištenje plina, kriogeno skladištenje tekućine i skladištenje u čvrstom stanju. Među njima, visokotlačno skladištenje plina pokazalo se najzrelijom tehnologijom zbog niske cijene, brzog punjenja vodikom, niske potrošnje energije i jednostavne strukture, što ga čini preferiranom tehnologijom skladištenja vodika.
Četiri vrste spremnika za pohranu vodika:
Osim novih kompozitnih spremnika tipa V bez unutarnjih obloga, na tržište su ušle četiri vrste spremnika za vodik:
1. Potpuno metalni spremnici tipa I: Ovi spremnici nude veći kapacitet pri radnom tlaku u rasponu od 17,5 do 20 MPa, uz niže troškove. Koriste se u ograničenim količinama za CNG (stlačeni prirodni plin) kamione i autobuse.
2. Kompozitni spremnici tipa II obloženi metalom: Ovi spremnici kombiniraju metalne obloge (obično čelične) s kompozitnim materijalima namotanim u smjeru obruča. Omogućuju relativno veliki kapacitet pri radnim tlakovima između 26 i 30 MPa, uz umjerene troškove. Naširoko se koriste za aplikacije u CNG vozilima.
3. Potpuno kompozitni spremnici tipa III: Ovi spremnici imaju manji kapacitet pri radnom tlaku između 30 i 70 MPa, s metalnim oblogama (čelik/aluminij) i višim troškovima. Oni pronalaze primjenu u lakim vozilima na vodikove gorive ćelije.
4. Kompozitni spremnici tipa IV obloženi plastikom: Ovi spremnici nude manji kapacitet pri radnim tlakovima između 30 i 70 MPa, s oblogama izrađenim od materijala kao što su poliamid (PA6), polietilen visoke gustoće (HDPE) i poliesterska plastika (PET) .
Prednosti spremnika za pohranu vodika tipa IV:
Trenutačno se spremnici tipa IV naširoko koriste na svjetskim tržištima, dok spremnici tipa III još uvijek dominiraju tržištem komercijalnih skladišta vodika.
Dobro je poznato da kada tlak vodika prijeđe 30 MPa, može doći do nepovratne vodikove krtosti, što dovodi do korozije metalne košuljice i rezultira pukotinama i lomovima. Ova situacija može potencijalno dovesti do istjecanja vodika i naknadne eksplozije.
Osim toga, metalni aluminij i ugljična vlakna u sloju namota imaju potencijalnu razliku, čineći izravan kontakt između aluminijske obloge i namota od ugljičnih vlakana osjetljivim na koroziju. Kako bi se to spriječilo, istraživači su dodali sloj protiv korozije između košuljice i sloja namota. Međutim, to povećava ukupnu težinu spremnika vodika, povećavajući logističke poteškoće i troškove.
Siguran transport vodika: prioritet:
U usporedbi sa spremnicima tipa III, spremnici vodika tipa IV nude značajne prednosti u smislu sigurnosti. Prvo, spremnici tipa IV koriste nemetalne obloge sastavljene od kompozitnih materijala kao što su poliamid (PA6), polietilen visoke gustoće (HDPE) i poliesterska plastika (PET). Poliamid (PA6) nudi izvrsnu vlačnu čvrstoću, otpornost na udarce i visoku temperaturu taljenja (do 220 ℃). Polietilen visoke gustoće (HDPE) pokazuje izvrsnu otpornost na toplinu, otpornost na pucanje pod utjecajem okoliša, žilavost i otpornost na udarce. S ojačanjem ovih plastičnih kompozitnih materijala, spremnici tipa IV pokazuju vrhunsku otpornost na vodikovu krtost i koroziju, što rezultira produljenim vijekom trajanja i povećanom sigurnošću. Drugo, lagana priroda plastičnih kompozitnih materijala smanjuje težinu spremnika, što rezultira nižim logističkim troškovima.
Zaključak:
Integracija kompozitnih materijala u spremnike za skladištenje vodika tipa IV predstavlja značajan napredak u poboljšanju sigurnosti i performansi. Primjena nemetalnih obloga, poput poliamida (PA6), polietilena visoke gustoće (HDPE) i poliesterske plastike (PET), pruža poboljšanu otpornost na vodikovu krtost i koroziju. Štoviše, karakteristike male težine ovih plastičnih kompozitnih materijala doprinose smanjenoj težini i nižim logističkim troškovima. Kako spremnici tipa IV dobivaju široku primjenu na tržištima, a spremnici tipa III ostaju dominantni, kontinuirani razvoj tehnologija skladištenja vodika ključan je za ostvarenje punog potencijala vodika kao čistog izvora energije.
Vrijeme objave: 17. studenoga 2023