Hva er et hydrogenlagringssystem?

DeHydrogenlagringssystemer en av de tre hovedkomponentene i en hydrogen -tankingstasjon (hydrogenlagringssystem, kompressor og hydrogen -tankingsmaskin), men anvendelsen av hydrogenlagringssystemet er ikke begrenset til hydrogen -tankingstasjoner. Derfor vil denne artikkelen utvide perspektivet til hydrogenlagringsnoder i flere lenker: lagring etter hydrogenproduksjon, lagring etter transport til hydrogen-tankingstasjonen og ombord hydrogenlagring. Disse forskjellige nodene legger også frem forskjellige krav til hydrogenlagringsbeholdere.

Hva er et hydrogenlagringssystem?

I henhold til definisjonen av Argonne -laboratoriet i USA, kan hydrogenlagringssystemet deles inn i flere hovedkomponenter: hydrogenlagringsflasker, integrerte flaskeventiler, integrerte trykkreguleringsmoduler, hydrogenfyllende porter, hydrogenlagringssystemkontrollere, og trykkavlastning og hydrogenutladningsanlegg for hver del.

Hydrogenlagringsflaske

Hydrogenlagringsflasker er det mest modne feltet for kommersialisering av hydrogenlagringssystemer, og et stort antall selskaper har kommet inn i produksjonen av hydrogenlagringsflasker. Teknologien til hydrogenlagringsflasker har gått gjennom fem generasjoner av iterasjoner. For tiden er flasker av V-type uten indre foring og bare laget av fibervikling fremdeles under forskning både hjemme og i utlandet.

Høytrykks hydrogenlagringssylindere som er tatt i bruk, er hovedsakelig delt inn i fire typer: all-metall sylindere (type I), metall indre foring fiberbøyle-sår sylindere (type II), metall indre foring fiber fullpakket sylindre (type III), ikke-metalliske innerfiberfiber med fullpakket cylindere.

De fire generasjonene avHydrogenlagringsflaskerer for tiden mye brukt. Dette er fordi deres flasker av type I og II er egnet som hydrogenlagringsbeholdere for hydrogen-tankingstasjoner på grunn av deres egenskaper, og type III- og IV-flasker er mer egnet som kjøretøymonterte hydrogenlagringsbeholdere, hver med egne bruksområder.

Årsaken til at hydrogen-tankingstasjoner og kjøretøymontert hydrogenlagring bruker forskjellige hydrogenlagringsflasker er først og fremst fordi transportfeltet har høyere krav til vektlagringstettheten til hydrogen. Type I og type II har et stort forhold til vekt-til-volum, som er vanskelig å oppfylle kravene til hydrogenlagringstetthet av hydrogenbrenselcellebiler. For det andre er den egenvekt andelen av hydrogenlagringsbeholderen veldig viktig for strømforestillingen til kjøretøyet. Type III og type IV-flasker har fordelene med lavt vekt-til-volum-forhold og høy hydrogenlagringstetthet per masse enhet på grunn av fiberens full viklingsstruktur. De er for tiden mye brukt iHydrogenbrenselcellebiler.

Strukturen til hydrogenlagringsflasken fra innsiden til utsiden inkluderer foringsmateriale, overgangslag, fiberviklingslag, ytre beskyttende lag og bufferlag. Ta type IV hydrogenlagringsflaske som et eksempel for å se dens strukturelle sammensetning:

Type IV Hydrogenlagringsflaske og type IV Hydrogenlagringsflaskeforing

●

   ● foring: Den totale tykkelsen på flaskeveggen er omtrent 20 ~ 30mm. Det innerste laget i direkte kontakt med hydrogen er gassbarrierelaget, som er omtrent 2 ~ 3 mm tykt. Materialet er PA6, PA612, PA11, HDPE, etc., som spiller en rolle i å blokkere hydrogen.

● Midtlag:Et relativt tykt trykkresistent lag, laget av CFRP karbonfiberforsterket komposittmateriale, sammensatt av karbonfiber og epoksyharpiks. Under forutsetningen om å sikre trykkmotstandsnivået, minimeres tykkelsen på dette laget for å forbedre hydrogenlagringseffektiviteten.

● Overflatelag: Tykkelsen er omtrent 2 ~ 3mm, og materialet er GFRP glassfiberarmert sammensatt materiale, sammensatt av glassfiber og epoksyharpiks.

Årsaken til at type IV-hydrogenlagringsflasker er mer egnet for hydrogenlagring om bord, er at de endrer metallmaterialet til den indre tanken, bruker polymermaterialer som den indre tanken og bruker karbonfiberkomposittmaterialer som lagerlaget. Hydrogenlagringsmasseforholdet kan nå mer enn 6%, og det høyeste kan nå 7%, så kostnadene kan reduseres ytterligere.

Hydrogenlagringssystemsammensetning

Selv om hydrogenlagringsflasken er kjernen i hydrogenlagringssystemet, kan hydrogenlagringssystemet bare trygt tas i bruk ved hjelp av en serie hjelpekomponenter.

Hydrogenlagringssystemet til hydrogen -tankingstasjonen består av en hydrogenlagringsflaske, en integrert flaskeventil, en integrert trykkreguleringsmodul, en hydrogenbeholder, en hydrogenlagringssystemkontroller, og trykkavlastning og hydrogenutladningsanordninger i forskjellige deler.

Integrert flaskeventil

Den integrerte flaskeventilen er en viktig del for å sikre sikkerheten til hydrogenlagringsflasken og jevn levering av hydrogen. Den er også sammensatt av flere deler, nemlig et filter, en strømningsgrenseventil, en varme- og trykkutløsningsanordning, en manuell ventil, en sjekkventil som hydrogenfyllinntaket og en serie temperatur- og trykksensorer.

Den integrerte trykkkontrollmodulen inkluderer vanligvis en automatisk avstengningsventil, en manuell ventilventil (for vedlikehold), en trykkregulator, en nødtrykkavlastningsventil og en trykksensor.

Ytelsen til hydrogenlagringssystemet kan evalueres med flere viktige parametere, inkludert hydrogenlagringskapasitet, systemhydrogenlagringsmassetetthet, systemhydrogenlagringsvolumtetthet, hydrogenlagringskostnad per kilowatt-time, lading og utslipp av syklusens levetid og minimum transporttrykk.

Ombord hydrogenlagringssystem 

På grunn av forskjellige applikasjonsscenarier, er sammensetningen av det hydrogenlagringssystemet ombord på hydrogenlagringssystemet ved hydrogenfyllingsstasjonen. Strukturen inkluderer: hydrogenlagringsflaske med flaskeventil, hydrogenforsyningsrør, hydrogenfyllingsport, høyt trykk hydrogenrørledning, trykksensor, enveisventil, trykkredusering og hydrogensystem.

70MPa brenselcelle ombord hydrogenlagringssystem

Det ombord hydrogenlagringssystemet vedtar form av stabling med fagverk for fiksing. Antall flasker varierer i henhold til kraften til kjøretøyet og andre indikatorer. De fleste kommersielle kjøretøy har 6 flasker, og plasseringsmodus er som følger:

I personbiler brukes to hydrogenlagringsflasker hovedsakelig:

Hydrogenbrenselcellekjøretøyer utstyrt med to type IV hydrogenlagringsflasker