Momenteel omvatten de meest voorkomende technologieën voor waterstofopslag gasopslag onder hoge druk, opslag van cryogene vloeistoffen en opslag in vaste toestand. Hiervan is gasopslag onder hoge druk de meest volwassen technologie gebleken vanwege de lage kosten, het snelle tanken van waterstof, het lage energieverbruik en de eenvoudige structuur, waardoor het de waterstofopslagtechnologie die de voorkeur heeft.
Vier soorten waterstofopslagtanks:
Naast de opkomende Type V volledig composiettanks zonder interne voering zijn er vier typen waterstofopslagtanks op de markt gekomen:
1. Volledig metalen tanks type I: deze tanks bieden een grotere capaciteit bij een werkdruk variërend van 17,5 tot 20 MPa, tegen lagere kosten. Ze worden in beperkte hoeveelheden gebruikt voor vrachtwagens en bussen op CNG (gecomprimeerd aardgas).
2. Type II met metaal beklede composiettanks: deze tanks combineren metalen voeringen (meestal staal) met composietmaterialen die in een hoepelrichting zijn gewikkeld. Ze bieden een relatief grote capaciteit bij een werkdruk tussen 26 en 30 MPa, tegen redelijke kosten. Ze worden veel gebruikt voor CNG-voertuigtoepassingen.
3. Volledig samengestelde tanks van type III: deze tanks hebben een kleinere capaciteit bij een werkdruk tussen 30 en 70 MPa, met metalen voeringen (staal/aluminium) en hogere kosten. Ze vinden toepassingen in lichtgewicht waterstofbrandstofcelvoertuigen.
4.Type IV met kunststof beklede composiettanks: deze tanks bieden een kleinere capaciteit bij werkdrukken tussen 30 en 70 MPa, met voeringen gemaakt van materialen zoals polyamide (PA6), hogedichtheidspolyethyleen (HDPE) en polyesterkunststoffen (PET) .
Voordelen van Type IV waterstofopslagtanks:
Momenteel worden Type IV-tanks op grote schaal gebruikt op de wereldmarkt, terwijl Type III-tanks nog steeds de commerciële markt voor waterstofopslag domineren.
Het is algemeen bekend dat wanneer de waterstofdruk 30 MPa overschrijdt, onomkeerbare waterstofverbrossing kan optreden, wat leidt tot corrosie van de metalen voering en scheuren en breuken tot gevolg. Deze situatie kan mogelijk leiden tot waterstoflekkage en daaropvolgende explosies.
Bovendien hebben aluminiummetaal en koolstofvezels in de wikkellaag een potentiaalverschil, waardoor direct contact tussen de aluminium voering en de koolstofvezelwikkeling gevoelig is voor corrosie. Om dit te voorkomen hebben onderzoekers een ontladingscorrosielaag aangebracht tussen de voering en de wikkellaag. Dit verhoogt echter het totale gewicht van de waterstofopslagtanks, wat de logistieke problemen en kosten vergroot.
Veilig waterstoftransport: een prioriteit:
Vergeleken met Type III-tanks bieden Type IV-waterstofopslagtanks aanzienlijke voordelen op het gebied van veiligheid. Ten eerste maken Type IV-tanks gebruik van niet-metalen voeringen die zijn samengesteld uit composietmaterialen zoals polyamide (PA6), hogedichtheidpolyethyleen (HDPE) en polyesterkunststoffen (PET). Polyamide (PA6) biedt uitstekende treksterkte, slagvastheid en hoge smelttemperatuur (tot 220℃). Polyethyleen met hoge dichtheid (HDPE) vertoont uitstekende hittebestendigheid, weerstand tegen barsten door omgevingsstress, taaiheid en slagvastheid. Met de versterking van deze kunststofcomposietmaterialen demonstreren Type IV-tanks superieure weerstand tegen waterstofverbrossing en corrosie, wat resulteert in een langere levensduur en verbeterde veiligheid. Ten tweede vermindert het lichte karakter van de kunststofcomposietmaterialen het gewicht van de tanks, wat resulteert in lagere logistieke kosten.
Conclusie:
De integratie van composietmaterialen in Type IV waterstofopslagtanks vertegenwoordigt een aanzienlijke vooruitgang in het verbeteren van de veiligheid en prestaties. Het gebruik van niet-metalen voeringen, zoals polyamide (PA6), hogedichtheidpolyethyleen (HDPE) en polyesterkunststoffen (PET), zorgt voor een verbeterde weerstand tegen waterstofbrosheid en corrosie. Bovendien dragen de lichtgewichteigenschappen van deze kunststofcomposietmaterialen bij aan een lager gewicht en lagere logistieke kosten. Nu Type IV-tanks steeds vaker op de markt worden gebruikt en Type III-tanks dominant blijven, is de voortdurende ontwikkeling van waterstofopslagtechnologieën cruciaal voor het realiseren van het volledige potentieel van waterstof als schone energiebron.
Posttijd: 17-nov-2023