Hiện nay, các công nghệ lưu trữ hydro phổ biến nhất bao gồm lưu trữ khí áp suất cao, lưu trữ chất lỏng đông lạnh và lưu trữ ở trạng thái rắn. Trong số này, lưu trữ khí áp suất cao đã nổi lên như một công nghệ hoàn thiện nhất do chi phí thấp, tiếp nhiên liệu hydro nhanh chóng, tiêu thụ năng lượng thấp và cấu trúc đơn giản, khiến nó trở thành công nghệ lưu trữ hydro được ưa chuộng.
Bốn loại bể chứa hydro:
Ngoài các loại bể composite hoàn toàn loại V không có lớp lót bên trong mới nổi, bốn loại bể chứa hydro đã được đưa vào thị trường:
1. Bể hoàn toàn bằng kim loại loại I: Những bể này có công suất lớn hơn ở áp suất làm việc từ 17,5 đến 20 MPa, với chi phí thấp hơn. Chúng được sử dụng với số lượng hạn chế cho xe tải và xe buýt CNG (khí thiên nhiên nén).
2. Bồn composite lót kim loại loại II: Loại bồn này kết hợp lớp lót kim loại (thường là thép) với vật liệu composite được quấn theo hướng vòng. Chúng cung cấp công suất tương đối lớn ở áp suất làm việc từ 26 đến 30 MPa, với chi phí vừa phải. Chúng được sử dụng rộng rãi cho các ứng dụng xe CNG.
3. Bồn composite loại III: Loại bồn này có dung tích nhỏ hơn ở áp suất làm việc từ 30 đến 70 MPa, với lớp lót bằng kim loại (thép/nhôm) và chi phí cao hơn. Họ tìm thấy ứng dụng trong các phương tiện sử dụng pin nhiên liệu hydro hạng nhẹ.
4. Bồn composite lót nhựa loại IV: Loại bồn này có dung tích nhỏ hơn ở áp suất làm việc từ 30 đến 70 MPa, với lớp lót làm bằng vật liệu như polyamit (PA6), polyetylen mật độ cao (HDPE) và nhựa polyester (PET) .
Ưu điểm của bể chứa hydro loại IV:
Hiện nay, bể loại IV được sử dụng rộng rãi trên thị trường toàn cầu, trong khi bể loại III vẫn thống trị thị trường lưu trữ hydro thương mại.
Người ta biết rằng khi áp suất hydro vượt quá 30 MPa, hiện tượng giòn hydro không thể đảo ngược có thể xảy ra, dẫn đến ăn mòn lớp lót kim loại và dẫn đến các vết nứt và đứt gãy. Tình trạng này có khả năng dẫn đến rò rỉ hydro và vụ nổ sau đó.
Ngoài ra, kim loại nhôm và sợi carbon trong lớp cuộn dây có sự chênh lệch điện thế, khiến tiếp xúc trực tiếp giữa lớp lót nhôm và sợi carbon dễ bị ăn mòn. Để ngăn chặn điều này, các nhà nghiên cứu đã bổ sung thêm một lớp ăn mòn phóng điện giữa lớp lót và lớp cuộn dây. Tuy nhiên, điều này làm tăng trọng lượng tổng thể của các bể chứa hydro, làm tăng thêm khó khăn và chi phí hậu cần.
Vận chuyển Hydro an toàn: Ưu tiên:
So với bể chứa loại III, bể chứa hydro loại IV mang lại những lợi thế đáng kể về mặt an toàn. Thứ nhất, bể loại IV sử dụng lớp lót phi kim loại bao gồm các vật liệu composite như polyamit (PA6), polyetylen mật độ cao (HDPE) và nhựa polyester (PET). Polyamide (PA6) có độ bền kéo tuyệt vời, khả năng chống va đập và nhiệt độ nóng chảy cao (lên tới 220oC). Polyethylene mật độ cao (HDPE) thể hiện khả năng chịu nhiệt tuyệt vời, chống nứt do ứng suất môi trường, độ dẻo dai và khả năng chống va đập. Với việc gia cố các vật liệu nhựa tổng hợp này, bể chứa Loại IV thể hiện khả năng chống chịu sự giòn và ăn mòn do hydro vượt trội, giúp kéo dài tuổi thọ sử dụng và nâng cao độ an toàn. Thứ hai, tính chất nhẹ của vật liệu composite nhựa làm giảm trọng lượng của bồn chứa, dẫn đến chi phí hậu cần thấp hơn.
Phần kết luận:
Việc tích hợp vật liệu composite vào bể chứa hydro loại IV thể hiện sự tiến bộ đáng kể trong việc nâng cao tính an toàn và hiệu suất. Việc sử dụng các lớp lót phi kim loại, chẳng hạn như polyamit (PA6), polyetylen mật độ cao (HDPE) và nhựa polyester (PET), giúp cải thiện khả năng chống giòn và ăn mòn do hydro. Hơn nữa, đặc tính nhẹ của các vật liệu composite nhựa này góp phần giảm trọng lượng và giảm chi phí hậu cần. Khi xe tăng Loại IV được sử dụng rộng rãi trên thị trường và xe tăng Loại III vẫn chiếm ưu thế, sự phát triển liên tục của công nghệ lưu trữ hydro là rất quan trọng để hiện thực hóa toàn bộ tiềm năng của hydro như một nguồn năng lượng sạch.
Thời gian đăng: 17-11-2023