V súčasnosti medzi najbežnejšie technológie skladovania vodíka patrí vysokotlakové skladovanie plynu, kryogénne skladovanie kvapalín a skladovanie v pevnom skupenstve. Spomedzi nich sa vysokotlakové skladovanie plynu ukázalo ako najvyspelejšia technológia vďaka nízkym nákladom, rýchlemu dopĺňaniu vodíka, nízkej spotrebe energie a jednoduchej konštrukcii, vďaka čomu je preferovanou technológiou skladovania vodíka.
Štyri typy zásobníkov vodíka:
Okrem nových plne kompozitných nádrží typu V bez vnútorných vložiek vstúpili na trh štyri typy nádrží na vodík:
1. Celokovové nádrže typu I: Tieto nádrže ponúkajú väčšiu kapacitu pri pracovnom tlaku od 17,5 do 20 MPa s nižšími nákladmi. Používajú sa v obmedzenom množstve pre nákladné vozidlá a autobusy poháňané CNG (stlačeným zemným plynom).
2. Kompozitné nádrže s kovovou výstelkou typu II: Tieto nádrže kombinujú kovové výstelky (zvyčajne oceľové) s kompozitnými materiálmi navinutými v kruhovom smere. Poskytujú relatívne veľkú kapacitu pri pracovnom tlaku medzi 26 a 30 MPa s miernymi nákladmi. Sú široko používané pre vozidlá na CNG.
3. Celokompozitné nádrže typu III: Tieto nádrže sa vyznačujú menšou kapacitou pri pracovnom tlaku medzi 30 a 70 MPa, kovovými vložkami (oceľ/hliník) a vyššími nákladmi. Nachádzajú uplatnenie v ľahkých vozidlách s vodíkovými palivovými článkami.
4. Kompozitné nádrže s plastovou výstelkou typu IV: Tieto nádrže ponúkajú menšiu kapacitu pri pracovnom tlaku medzi 30 a 70 MPa s výstelkami vyrobenými z materiálov ako polyamid (PA6), polyetylén s vysokou hustotou (HDPE) a polyesterové plasty (PET).
Výhody zásobníkov vodíka typu IV:
V súčasnosti sa na globálnych trhoch široko používajú nádrže typu IV, zatiaľ čo na trhu komerčného skladovania vodíka stále dominujú nádrže typu III.
Je dobre známe, že keď tlak vodíka prekročí 30 MPa, môže dôjsť k nezvratnému vodíkovému krehnutiu, ktoré vedie ku korózii kovovej vložky a následne k prasklinám a zlomom. Táto situácia môže potenciálne viesť k úniku vodíka a následnej explózii.
Okrem toho, hliníkový kov a uhlíkové vlákno vo vrstve vinutia majú potenciálny rozdiel, čo spôsobuje, že priamy kontakt medzi hliníkovou vložkou a vinutím z uhlíkových vlákien je náchylný na koróziu. Aby sa tomu zabránilo, výskumníci pridali medzi vložku a vrstvu vinutia vrstvu proti korózii. To však zvyšuje celkovú hmotnosť nádrží na vodík, čo prispieva k logistickým ťažkostiam a nákladom.
Bezpečná preprava vodíka: Priorita:
V porovnaní s nádržami typu III ponúkajú nádrže na vodík typu IV významné výhody z hľadiska bezpečnosti. Po prvé, nádrže typu IV využívajú nekovové vložky zložené z kompozitných materiálov, ako je polyamid (PA6), polyetylén s vysokou hustotou (HDPE) a polyesterové plasty (PET). Polyamid (PA6) ponúka vynikajúcu pevnosť v ťahu, odolnosť voči nárazu a vysokú teplotu topenia (až do 220 ℃). Polyetylén s vysokou hustotou (HDPE) vykazuje vynikajúcu tepelnú odolnosť, odolnosť voči praskaniu v dôsledku environmentálneho namáhania, húževnatosť a odolnosť voči nárazu. Vďaka vystuženiu týmito plastovými kompozitnými materiálmi vykazujú nádrže typu IV vynikajúcu odolnosť voči vodíkovej krehkosti a korózii, čo vedie k predĺženej životnosti a zvýšenej bezpečnosti. Po druhé, ľahká povaha plastových kompozitných materiálov znižuje hmotnosť nádrží, čo vedie k nižším logistickým nákladom.
Záver:
Integrácia kompozitných materiálov do zásobníkov vodíka typu IV predstavuje významný pokrok vo zvyšovaní bezpečnosti a výkonu. Použitie nekovových vložiek, ako je polyamid (PA6), polyetylén s vysokou hustotou (HDPE) a polyesterové plasty (PET), poskytuje zlepšenú odolnosť voči vodíkovej krehkosti a korózii. Okrem toho, ľahké vlastnosti týchto plastových kompozitných materiálov prispievajú k zníženiu hmotnosti a nižším logistickým nákladom. Keďže zásobníky typu IV sa na trhoch široko používajú a zásobníky typu III zostávajú dominantné, neustály vývoj technológií skladovania vodíka je kľúčový pre realizáciu plného potenciálu vodíka ako čistého zdroja energie.
Čas uverejnenia: 17. novembra 2023