Čo je to systém skladovania vodíka?

Tenukladanie vodíkaje jednou z troch hlavných komponentov stanice na tankovanie vodíka (ukladací systém vodíka, kompresor a vodíkové tankovacie zariadenie), ale aplikácia skladovacieho systému vodíka sa neobmedzuje iba na tankovacie stanice vodíka. Tento článok preto rozšíri perspektívu na ukladanie vodíka vo viacerých väzbách: skladovanie po výrobe vodíka, skladovanie po preprave na stanicu tankovania vodíka a na palube skladovania vodíka. Tieto rôzne uzly tiež predkladajú rôzne požiadavky na nádoby na skladovanie vodíka.

Čo je to systém skladovania vodíka?

Podľa definície laboratória Argonne v Spojených štátoch je možné systém skladovania vodíka rozdeliť na niekoľko hlavných komponentov: fľaše na skladovanie vodíka, integrované ventily fľaše, integrované moduly regulácie tlaku, moduly vodíka, regulátory vodíkových skladovacích systémov a reliéfy tlaku a vodíkové výbuchové zariadenia pre každú časť.

Fľaša na skladovanie vodíka

Fľaše na skladovanie vodíka sú najrečivejším poľom komercializácie systémov na skladovanie vodíka a veľké množstvo spoločností vstúpilo do výroby fliaš na skladovanie vodíka. Technológia fliaš na skladovanie vodíka prešla piatimi generáciami iterácií. V súčasnosti sú fľaše typu V bez vnútornej vložky a vyrobené iba z vinutia vlákien stále vo výskume doma aj v zahraničí.

Vysokotlakové valce na ukladanie vodíka, ktoré sa používajú, sa rozdeľujú hlavne na štyri typy: všetky kovové valce (typ I), valce s vnútornou vložkou kovových vložiek (typu II), vnútorné vlákniny s vnútornou vložkou (typu III), nekovové vnútorné vlákna s vnútornou vložkou (typ IV) typu IV).

Štyri generáciefľaše na skladovanie vodíkamomentálne sa široko používajú. Dôvodom je, že ich fľaše typu I a II sú vhodné ako nádoby na skladovanie vodíka pre stanice na tankovanie vodíka kvôli ich charakteristikám a fľaše typu III a IV sú vhodnejšie ako nádoby na skladovanie vodíka namontované na vozidle, z ktorých každé majú vlastné použitie.

Dôvod, prečo stanice na tankovanie vodíka a skladovanie vodíka namontované na vozidle používajú rôzne fľaše na skladovanie vodíka, sú v prvom rade, pretože prepravné pole má vyššie požiadavky na hustotu skladovania hmotnosti vodíka. Typ I a typ II majú veľký pomer hmotnosti k objemu, ktorý je ťažké splniť požiadavky hustoty vodíka vo vozidlách vodíkových palivových článkov. Po druhé, podiel vlastnej hmotnosti nádoby na skladovanie vodíka je veľmi dôležitý pre výkon výkonu vozidla. Fľaše typu III a typu IV majú výhody pomeru s nízkym obsahom hmotnosti k objemu a vysokej hustoty skladovania vodíka na jednotku hmotnosti v dôsledku úplnej štruktúry vinutia vlákna. V súčasnosti sa široko používajú vVozidlá vodíkových buniek.

Štruktúra fľaše na skladovanie vodíka zvnútra do vonkajšej strany obsahuje podšívku, prechodnú vrstvu, vrstvu vinutia vlákien, vonkajšiu ochrannú vrstvu a vrstvu vyrovnávacej pamäte. Vezmite si fľašu s vodíkovým úložným prvkom typu IV ako príklad, aby ste videli jej štrukturálne zloženie:

TYP IV SKLADOVÁ Fľaša na úložisko vodíka a TYP IV Storage Fľaša vložka

●

   ● Vložka: Celková hrúbka steny fľaše je asi 20 ~ 30 mm. Vnútornejšou vrstvou v priamom kontakte s vodíkom je vrstva plynovej bariéry, ktorá je hrubá asi 2 ~ 3 mm. Materiál je PA6, PA612, PA11, HDPE atď., Ktorý hrá úlohu pri blokovaní vodíka.

● Stredná vrstva:Relatívne hrubá vrstva odolná voči tlakom, vyrobená z kompozitného materiálu vystuženého uhlíkom CFRP, zložený z uhlíkových vlákien a epoxidovej živice. Pod predpokladom zabezpečenia úrovne odolnosti proti tlaku sa hrúbka tejto vrstvy minimalizuje, aby sa zlepšila účinnosť skladovania vodíka.

● povrchová vrstva: Hrúbka je asi 2 ~ 3 mm a materiálom je kompozitný materiál zosilnený skleneným vláknom GFRP, ktorý sa skladá zo sklenenej vlákniny a epoxidovej živice.

Dôvodom, prečo sú fľaše na skladovanie vodíka typu IV vhodnejšie na skladovanie palubného vodíka, je to, že menia kovový materiál vnútornej nádrže, používajú ako vnútornú nádrž polymérne materiály a ako ložiskovú vrstvu používajú kompozitné materiály z uhlíkových vlákien. Pomer hmotnostnej hmoty vodíka môže dosiahnuť viac ako 6%a najvyšší môže dosiahnuť 7%, takže náklady sa môžu ďalej znížiť.

Zloženie vodíkového skladovacieho systému

Aj keď je fľaša na skladovanie vodíka jadrom systému skladovania vodíka, systém skladovania vodíka sa dá bezpečne používať iba s pomocou série pomocných komponentov.

Skladovací systém vodíka na vodíkovej tankovacej stanici pozostáva z fľaše na skladovanie vodíka, integrovaného ventilu fľaše, integrovaného tlakového modulu, modulu vodíka, ovládača vodíka a regulátora tlaku a vodíkového výboja z rôznych častí.

Integrovaný ventil fľaše

Integrovaný ventil fľaše je kľúčovou časťou na zaistenie bezpečnosti fľaše na skladovanie vodíka a hladké dodávanie vodíka. Skladá sa tiež z viacerých častí, konkrétne z filtra, ventilu prietokového limitu, zariadenia na uvoľňovanie tepla a tlaku, manuálneho ventilu, kontrolného ventilu ako vstupu vodíka a série snímačov teploty a tlaku.

Integrovaný modul riadenia tlaku zvyčajne obsahuje automatický uzatvárací ventil, manuálny ventil (pre údržbu), regulátor tlaku, ventil na zmiernenie tlaku v núdzi a senzor tlaku.

Výkonnosť ukladacieho systému vodíka sa dá vyhodnotiť niekoľkými dôležitými parametrami vrátane kapacity skladovania vodíka, hustoty skladovania vodíka, hustoty objemu vodíka, náklady na skladovanie vodíka na kilowatthodinu, nabíjanie a životnosť cyklu vypúšťania a minimálny transportný tlak.

Palubný systém skladovania vodíka 

V dôsledku rôznych scenárov aplikačných scenárov sa zloženie palubného skladovacieho systému vodíka líši od zloženia vodíkového skladovacieho systému na stanici plniaceho vodíka. Jeho štruktúra zahŕňa: fľašu na skladovanie vodíka s fľašovým ventilom, vodíkom, potrubím vodíka, náplňovým portom vodíka, vysokotlakovým vodíkovým potrubím, tlakovým senzorom, jednosmerným ventilom, redukciou tlaku a krovom vodíkového systému.

70 mPa palivový článok na palube skladovacieho systému vodíka

Systém skladovania vodíka prijíma formu stohovania s nosníkmi na fixáciu. Počet fliaš sa líši v závislosti od výkonu vozidla a ďalších ukazovateľov. Väčšina úžitkových vozidiel má 6 fliaš a režim umiestnenia je nasledujúci:

V osobných automobiloch sa používajú predovšetkým dve fľaše na skladovanie vodíka:

Vozidlá vodíkových palivových článkov vybavených dvoma fľašami na skladovanie vodíka typu IV