Kaj je sistem za shranjevanje vodika?

TheSistem za shranjevanje vodikaje ena od treh glavnih komponent postaje za dolivanje vodika (sistem za shranjevanje vodika, kompresor in stroj za dolivanje vodika), vendar uporaba sistema za shranjevanje vodika ni omejena na postaje za dolivanje vodika. Zato bo ta članek razširil perspektivo na vozlišča za shranjevanje vodika v več povezavah: shranjevanje po proizvodnji vodika, skladiščenje po prevozu do postaje za dolivanje vodika in skladiščenje vodika na krovu. Ta različna vozlišča predstavljajo tudi različne zahteve za posode za shranjevanje vodika.

Kaj je sistem za shranjevanje vodika?

V skladu z opredelitvijo laboratorija Argonne v Združenih državah Amerike lahko sistem za shranjevanje vodika razdelimo na več glavnih komponent: stekleničke za shranjevanje vodika, integrirani ventili za steklenice, integrirani moduli za uravnavanje tlaka, vrata za dolivanje vodika, krmilnike sistema za shranjevanje vodika in za vsak del.

Steklenica za shranjevanje vodika

Steklenice za shranjevanje vodika so najbolj zrelo področje komercializacije sistemov za shranjevanje vodika, veliko število podjetij pa je vstopilo v proizvodnjo steklenic za shranjevanje vodika. Tehnologija steklenic za shranjevanje vodika je šla skozi pet generacij iteracij. Trenutno so steklenice V-tipa brez notranje obloge in samo iz navijanja vlaken še vedno v raziskavah doma in v tujini.

Visokotlačni jeklenki za shranjevanje vodika, ki se uporabljajo v uporabo, so v glavnem razdeljeni na štiri vrste: vse kovinske cilindre (tipa I), kovinske notranje obložne vlaknene cilindre (tipa II), kovinske notranje podložne vlakne, ki so popolnoma zavite cilindre (tipa III), ne-kovinske polno zavite cilindre (tip IV).

Štiri generacijeSteklenice za shranjevanje vodikase trenutno pogosto uporabljajo. To je zato, ker so njihove steklenice tipa I in II primerne kot zabojnike za shranjevanje vodika za postaje za dolivanje vodika zaradi svojih značilnosti, steklenice tipa III in IV pa so primernejše kot zabojnike za shranjevanje vodika, nameščene na vozilu, vsaka z lastno uporabo.

Razlog, zakaj postaje za dolivanje vodika in shranjevanje vodika, nameščene na vozilu, uporabljajo različne steklenice shranjevanja vodika, je najprej, ker ima prevozno polje večje zahteve za gostoto shranjevanja teže vodika. Tip I in Type II imata veliko razmerje med težo in količino, kar je težko izpolniti zahteve gostote shranjevanja vodika v vozilih z vodikovimi gorivnimi celicami. Drugič, delež samoutežnega kontejnerja za shranjevanje vodika je zelo pomemben za zmogljivost moči vozila. Steklenice tipa III in tipa IV imajo prednosti majhnega razmerja med težo in volumnom in visoko gostoto shranjevanja vodika na enoto mase zaradi strukture za polno navijanje vlaken. Trenutno se pogosto uporabljajo vVozila z vodikovimi gorivnimi celicami.

Struktura steklenice za shranjevanje vodika od znotraj na zunanjo stran vključuje podložni material, prehodno plast, plast navijanja vlaken, zunanjo zaščitno plast in plast pufra. Vzemite steklenico za shranjevanje vodika tipa IV kot primer, da si ogledate njegovo strukturno sestavo:

Steklenica za shranjevanje vodika tipa IV in podloga za shranjevanje vodika tipa IV

●

   ● Liner: Skupna debelina stene steklenice je približno 20 do 30 mm. Najbolj notranja plast v neposrednem stiku z vodikom je plast plinske pregrade, ki je debela približno 2 do 3 mm. Material je PA6, PA612, PA11, HDPE itd., Ki igra vlogo pri blokiranju vodika.

● Srednja plast:Relativno debela plast, odporna na tlačno odpornost, izdelana iz kompozitnega materiala, ojačanega z ogljikovimi vlakni CFRP, sestavljena iz ogljikovih vlaken in epoksidne smole. Pod predpostavki, da zagotavlja stopnjo tlačne odpornosti, je debelina te plasti zmanjšana za izboljšanje učinkovitosti shranjevanja vodika.

● Površinska plast: Debelina je približno 2 do 3 mm, material pa je sestavljen material, ojačan iz steklenih vlaken GFRP, sestavljen iz steklenih vlaken in epoksi smole.

Razlog, zakaj so steklenice za shranjevanje vodika tipa IV bolj primerne za shranjevanje vodika na krovu, je v tem, da menjajo kovinski material notranjega rezervoarja, uporabljajo polimerne materiale kot notranji rezervoar in uporabljajo kompozitne materiale iz ogljikovih vlaken kot ležajne plasti. Razmerje mase shranjevanja vodika lahko doseže več kot 6%, najvišji pa lahko doseže 7%, tako da se lahko stroške še zmanjša.

Sestava sistema za shranjevanje vodika

Čeprav je steklenica za shranjevanje vodika jedro sistema za shranjevanje vodika, lahko sistem za shranjevanje vodika varno uporabimo le s pomočjo vrste pomožnih komponent.

Sistem za shranjevanje vodika na postaji za dolivanje vodika je sestavljen iz steklenice za shranjevanje vodika, integriranega ventila za steklenico, integriranega modula za uravnavanje tlaka, pristanišča za dolivanje vodika, krmilnika za shranjevanje vodika ter naprave za relief in odvajanje tlaka v različnih delih.

Integriran ventil za steklenico

Integrirani ventil za steklenice je ključni del, ki zagotavlja varnost steklenice za shranjevanje vodika in gladko dostavo vodika. Sestavljen je tudi iz več delov, in sicer filtra, pretočnega ventila, naprave za sproščanje toplote in tlaka, ročnega ventila, povratnega ventila kot dovoda za dolivanje vodika ter niz temperaturnih in tlačnih senzorjev.

Integrirani modul za nadzor tlaka običajno vključuje samodejni zaklopni ventil, ročni ventil za odzračevanje (za vzdrževanje), regulator tlaka, zasilni ventil za razbremenitev tlaka in tlačni senzor.

Učinkovitost sistema za shranjevanje vodika lahko ocenimo z več pomembnimi parametri, vključno z zmogljivostjo za shranjevanje vodika, gostoto mase za shranjevanje vodika, gostota volumna vodika, stroški skladiščenja vodika na kilovatno uro, polnjenje in življenjsko dobo cikla.

Vgrajen sistem za shranjevanje vodika 

Zaradi različnih scenarijev uporabe se sestava sistema za shranjevanje vodika na vozilu razlikuje od sestavljanja sistema za shranjevanje vodika na polnilnici vodika. Njegova struktura vključuje: steklenico za shranjevanje vodika s steklenico, cev za dovod vodika, vodikovo polnilo, visokotlačni vodikov cevovod, tlačni senzor, enosmerni ventil, reduktor tlaka in vodikove sisteme.

70MPa gorivni celični sistem za shranjevanje vodika na krovu

Sistem za shranjevanje vodika na krovu sprejema obliko zlaganja z rešetkami za pritrditev. Število steklenic se razlikuje glede na moč vozila in drugih kazalnikov. Večina gospodarskih vozil ima 6 steklenic, način namestitve pa je naslednji:

V potniških avtomobilih se uporabljata predvsem dve steklenici za shranjevanje vodika:

Vozila z vodikovimi gorivnimi celicami, opremljenimi z dvema steklenicama za shranjevanje vodika tipa IV