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 thể rắn. Trong số đó, lưu trữ khí áp suất cao đã nổi lên là công nghệ trưởng thành nhất do chi phí thấp, nạp nhiên liệu hydro nhanh, tiêu thụ năng lượng thấp và cấu trúc đơn giản, khiến nó trở thành công nghệ lưu trữ hydro được ưa chuộng.
Bốn loại bình chứa hydro:
Ngoài các loại bồn chứa composite hoàn toàn Type V mới nổi không có lớp lót bên trong, bốn loại bồn chứa hydro đã có mặt trên thị trường:
1. Bồn kim loại loại I: Các bồn này có dung tích 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: Các bồn này kết hợp lớp lót kim loại (thường là thép) với vật liệu composite được quấn theo hướng vòng. Chúng cung cấp dung tích 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 chứa hỗn hợp loại III: Các bồn chứa này có dung tích nhỏ hơn ở áp suất làm việc từ 30 đến 70 MPa, với lớp lót kim loại (thép/nhôm) và chi phí cao hơn. Chúng được ứng dụng trong các loại xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro nhẹ.
4. Bồn composite lót nhựa loại IV: Các bồn này có dung tích nhỏ hơn ở áp suất làm việc từ 30 đến 70 MPa, với lớp lót làm bằng các vật liệu như polyamide (PA6), polyethylene mật độ cao (HDPE) và nhựa polyester (PET).
Ưu điểm của bồn chứa hydro loại IV:
Hiện nay, bình loại IV được sử dụng rộng rãi trên thị trường toàn cầu, trong khi bình loại III vẫn chiếm ưu thế trên thị trường lưu trữ hydro thương mại.
Người ta đều 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 gây ra các vết nứt và gãy. Tình huống này có khả năng dẫn đến rò rỉ hydro và nổ sau đó.
Ngoài ra, kim loại nhôm và sợi carbon trong lớp quấn có sự chênh lệch điện thế, khiến tiếp xúc trực tiếp giữa lớp lót nhôm và lớp quấn sợi carbon dễ bị ăn mòn. Để ngăn ngừa điều này, các nhà nghiên cứu đã thêm một lớp chống ăn mòn xả giữa lớp lót và lớp quấn. Tuy nhiên, điều này làm tăng tổng trọng lượng của các bình chứa hydro, làm tăng thêm khó khăn và chi phí hậu cần.
Vận chuyển hydro an toàn: Một ưu tiên:
So với các bồn loại III, bồn chứa hydro loại IV có những lợi thế đáng kể về mặt an toàn. Đầu tiên, bồn loại IV sử dụng lớp lót không phải kim loại được tạo thành từ các vật liệu composite như polyamide (PA6), polyethylene mật độ cao (HDPE) và nhựa polyester (PET). Polyamide (PA6) có độ bền kéo, khả năng chống va đập và nhiệt độ nóng chảy cao (lên đến 220℃) tuyệt vời. Polyethylene mật độ cao (HDPE) thể hiện khả năng chịu nhiệt, khả năng chống nứt do ứng suất môi trường, độ dẻo dai và khả năng chống va đập tuyệt vời. Với sự gia cố của các vật liệu composite nhựa này, bồn loại IV chứng tỏ khả năng chống giòn và ăn mòn hydro vượt trội, dẫn đến tuổi thọ sử dụng được kéo dài và độ an toàn được nâng cao. Thứ hai, bản chất nhẹ của vật liệu composite nhựa làm giảm trọng lượng của bồn, dẫn đến chi phí hậu cần thấp hơn.
Phần kết luận:
Việc tích hợp vật liệu composite vào các bồn chứa hydro loại IV là một bước tiến đáng kể trong việc nâng cao tính an toàn và hiệu suất. Việc áp dụng các lớp lót không phải kim loại, chẳng hạn như polyamide (PA6), polyethylene 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 làm giảm trọng lượng và giảm chi phí hậu cần. Khi các bồn chứa loại IV được sử dụng rộng rãi trên thị trường và các bồn chứa loại III vẫn chiếm ưu thế, thì việc phát triển liên tục các 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