V současné době mezi nejběžnější technologie skladování vodíku patří vysokotlaké skladování plynů, kryogenní skladování kapalin a skladování v pevné fázi. Mezi nimi se vysokotlaké skladování plynů ukázalo jako nejvyspělejší technologie díky nízkým nákladům, rychlému doplňování vodíku, nízké spotřebě energie a jednoduché struktuře, což z něj činí preferovanou technologii skladování vodíku.
Čtyři typy zásobníků vodíku:
Kromě nově vznikajících celokompozitních nádrží typu V bez vnitřních vložek se na trh dostaly čtyři typy nádrží na vodík:
1. Celokovové nádrže typu I: Tyto nádrže nabízejí větší kapacitu při pracovním tlaku od 17,5 do 20 MPa s nižšími náklady. Používají se v omezeném množství pro nákladní automobily a autobusy na CNG (stlačený zemní plyn).
2. Kompozitní nádrže s kovovou výstelkou typu II: Tyto nádrže kombinují kovové výstelky (obvykle ocelové) s kompozitními materiály navinutými v kruhovém směru. Poskytují relativně velkou kapacitu při pracovních tlacích mezi 26 a 30 MPa s mírnými náklady. Jsou široce používány pro vozidla na CNG.
3. Celokompozitní nádrže typu III: Tyto nádrže se vyznačují menší kapacitou při pracovním tlaku mezi 30 a 70 MPa, kovovými vložkami (ocel/hliník) a vyššími náklady. Nacházejí uplatnění v lehkých vozidlech s vodíkovými palivovými články.
4. Kompozitní nádrže s plastovou výstelkou typu IV: Tyto nádrže nabízejí menší kapacitu při pracovním tlaku mezi 30 a 70 MPa s výstelkami vyrobenými z materiálů, jako je polyamid (PA6), polyethylen s vysokou hustotou (HDPE) a polyesterové plasty (PET).
Výhody vodíkových zásobníků typu IV:
V současné době se na globálních trzích široce používají nádrže typu IV, zatímco na trhu komerčního skladování vodíku stále dominují nádrže typu III.
Je dobře známo, že když tlak vodíku překročí 30 MPa, může dojít k nevratnému vodíkovému křehnutí, které vede ke korozi kovové vložky a má za následek praskliny a zlomy. Tato situace může potenciálně vést k úniku vodíku a následné explozi.
Kromě toho hliníkový kov a uhlíková vlákna ve vrstvě vinutí vykazují potenciálový rozdíl, takže přímý kontakt mezi hliníkovou vložkou a vinutím z uhlíkových vláken je náchylný ke korozi. Aby se tomu zabránilo, vědci přidali mezi vložku a vrstvu vinutí vrstvu proti korozi. To však zvyšuje celkovou hmotnost vodíkových nádrží, což zvyšuje logistické obtíže a náklady.
Bezpečná přeprava vodíku: Priorita:
Ve srovnání s nádržemi typu III nabízejí nádrže na vodík typu IV značné výhody z hlediska bezpečnosti. Za prvé, nádrže typu IV využívají nekovové vložky složené z kompozitních materiálů, jako je polyamid (PA6), polyethylen s vysokou hustotou (HDPE) a polyesterové plasty (PET). Polyamid (PA6) nabízí vynikající pevnost v tahu, odolnost proti nárazu a vysokou teplotu tání (až 220 °C). Polyethylen s vysokou hustotou (HDPE) vykazuje vynikající tepelnou odolnost, odolnost proti praskání v důsledku namáhání vlivem prostředí, houževnatost a odolnost proti nárazu. Díky vyztužení těmito plastovými kompozitními materiály vykazují nádrže typu IV vynikající odolnost vůči vodíkovému křehnutí a korozi, což vede k prodloužené životnosti a zvýšené bezpečnosti. Za druhé, nízká hmotnost plastových kompozitních materiálů snižuje hmotnost nádrží, což vede k nižším logistickým nákladům.
Závěr:
Integrace kompozitních materiálů do vodíkových zásobníků typu IV představuje významný pokrok ve zvyšování bezpečnosti a výkonu. Použití nekovových vložek, jako je polyamid (PA6), polyethylen s vysokou hustotou (HDPE) a polyesterové plasty (PET), poskytuje zlepšenou odolnost proti vodíkovému křehnutí a korozi. Lehké vlastnosti těchto plastových kompozitních materiálů navíc přispívají ke snížení hmotnosti a nižším logistickým nákladům. Vzhledem k tomu, že nádrže typu IV se na trzích široce používají a nádrže typu III zůstávají dominantní, je neustálý vývoj technologií skladování vodíku klíčový pro realizaci plného potenciálu vodíku jako čistého zdroje energie.
Čas zveřejnění: 17. listopadu 2023