De meest voorkomende waterstofopslagtechnologieën zijn momenteel hogedrukgasopslag, cryogene vloeistofopslag en vastestofopslag. Hogedrukgasopslag is de meest volwassen technologie vanwege de lage kosten, snelle waterstoftanking, het lage energieverbruik en de eenvoudige structuur, waardoor het de voorkeurstechnologie is voor waterstofopslag.
Vier soorten waterstofopslagtanks:
Naast de opkomende Type V-tanks van volledig composietmateriaal zonder binnenvoering, zijn er vier typen waterstofopslagtanks op de markt gekomen:
1. Volledig metalen tanks van type I: Deze tanks bieden een grotere capaciteit bij een werkdruk van 17,5 tot 20 MPa, tegen lagere kosten. Ze worden in beperkte aantallen gebruikt voor vrachtwagens en bussen op CNG (gecomprimeerd aardgas).
2. Type II metaalgevoerde composiettanks: Deze tanks combineren metalen voeringen (meestal staal) met composietmaterialen die in een ringvormige richting zijn gewikkeld. Ze bieden een relatief grote capaciteit bij een werkdruk tussen 26 en 30 MPa, tegen gematigde kosten. Ze worden veel gebruikt voor CNG-voertuigen.
3. Type III volledig composiettanks: Deze tanks hebben een kleinere capaciteit bij een werkdruk tussen 30 en 70 MPa, hebben metalen voeringen (staal/aluminium) en zijn duurder. Ze worden toegepast in lichtgewicht waterstofvoertuigen.
4. Composiettanks met kunststofbekleding van type IV: Deze tanks hebben een kleinere capaciteit bij een werkdruk tussen 30 en 70 MPa, met voeringen gemaakt van materialen zoals polyamide (PA6), hogedichtheidspolyethyleen (HDPE) en polyesterkunststof (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 markt voor commerciële waterstofopslag domineren.
Het is bekend dat bij een waterstofdruk boven de 30 MPa onomkeerbare waterstofverbrossing kan optreden, wat leidt tot corrosie van de metalen voering en scheuren en breuken. Deze situatie kan mogelijk leiden tot waterstoflekkage en een daaropvolgende explosie.
Bovendien hebben aluminium en koolstofvezel 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 corrosielaag tussen de voering en de wikkellaag aangebracht. Dit verhoogt echter het totale gewicht van de waterstofopslagtanks, wat de logistieke problemen en kosten verhoogt.
Veilig waterstoftransport: een prioriteit:
Vergeleken met tanks van type III bieden waterstofopslagtanks van type IV aanzienlijke voordelen op het gebied van veiligheid. Ten eerste maken tanks van type IV gebruik van niet-metalen voeringen die zijn samengesteld uit composietmaterialen zoals polyamide (PA6), hogedichtheidspolyethyleen (HDPE) en polyesterkunststof (PET). Polyamide (PA6) biedt een uitstekende treksterkte, slagvastheid en een hoge smelttemperatuur (tot 220 °C). Hogedichtheidspolyethyleen (HDPE) vertoont een uitstekende hittebestendigheid, bestendigheid tegen omgevingsspanningsscheuren, taaiheid en slagvastheid. Dankzij de versterking van deze kunststofcomposietmaterialen vertonen tanks van type IV een superieure weerstand tegen waterstofbrosheid en corrosie, wat resulteert in een langere levensduur en verbeterde veiligheid. Ten tweede vermindert het lichte gewicht van de kunststofcomposietmaterialen het gewicht van de tanks, wat resulteert in lagere logistieke kosten.
Conclusie:
De integratie van composietmaterialen in Type IV waterstofopslagtanks betekent een aanzienlijke vooruitgang in het verbeteren van de veiligheid en prestaties. De toepassing van niet-metalen voeringen, zoals polyamide (PA6), hogedichtheidspolyethyleen (HDPE) en polyesterkunststof (PET), biedt een verbeterde weerstand tegen waterstofbrosheid en corrosie. Bovendien dragen de lichtgewicht eigenschappen van deze kunststofcomposietmaterialen bij aan een lager gewicht en lagere logistieke kosten. Naarmate Type IV tanks steeds populairder worden en Type III tanks dominant blijven, is de voortdurende ontwikkeling van waterstofopslagtechnologieën cruciaal om het volledige potentieel van waterstof als schone energiebron te benutten.
Plaatsingstijd: 17-11-2023