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Quels matériaux composites seront utilisés dans les réservoirs de stockage d'hydrogène de type IV ?
1. Les bouteilles de stockage d'hydrogène actuelles peuvent être divisées en quatre catégories :

Bouteille de gaz tout métal type I (non embarquée)
Cylindre de gaz à enroulement circonférentiel en fibre de revêtement métallique de type II (non monté sur véhicule)
Bouteille de gaz entièrement enroulée en fibre de revêtement métallique de type III (montée sur la voiture)
Bouteille de gaz entièrement bobinée en fibre de revêtement plastique de type IV (montée sur voiture)

Comme nous le savons tous, l'hydrogène est un gaz inflammable et explosif, et le diamètre atomique est très petit.Il est très susceptible de pénétrer dans les matériaux métalliques ou de détériorer le métal, entraînant une fragilisation par l'hydrogène, entraînant des risques pour la sécurité tels que la combustion et l'explosion.
La doublure de la bouteille IV est en matériau polymère, ce qui peut non seulement éviter le problème de fragilisation par l'hydrogène, mais également répondre aux exigences de légèreté.Par conséquent, la bouteille IV avec un revêtement en plastique est également devenue le prochain objectif de la recherche et du développement des bouteilles de stockage d'hydrogène.
 
2. Structure de la bouteille de stockage d'hydrogène de type IV
À l'exception du siège de valve de la bouteille en métal, le corps de la bouteille de stockage d'hydrogène de type IV est entièrement constitué de matériaux non métalliques
 
 
La couche barrière aux gaz la plus interne : en contact direct avec l'hydrogène, d'une épaisseur d'environ 2 à 3 mm, il s'agit d'un polymère plastique oléfinique qui agit comme une barrière à l'hydrogène ;

Couche intermédiaire résistante à la pression : Composites renforcés de fibre de carbone ( fibre de carbone ventilée + résine époxy), l'épaisseur de la couche est la plus épaisse.Dans le souci d'assurer le niveau de résistance à la pression, l'épaisseur de cette couche doit être réduite au maximum pour améliorer l'efficacité du stockage de l'hydrogène ;

La couche protectrice la plus externe : Composites renforcés de fibre de verre ( gam fibre de verre + résine époxy), d'une épaisseur d'environ 2~3mm.
Connaître les principales catégories de matériaux et quels matériaux non métalliques peuvent être utilisés dans la production et l'application des bouteilles de stockage d'hydrogène de type IV ?Ce doit être un sujet qui intéresse tout le monde.Ensuite, examinons-le du point de vue de l'application :
 
3. Matériau barrière à l'hydrogène
Le matériau de revêtement de la bouteille de stockage d'hydrogène est la clé de la sécurité de la barrière à l'hydrogène
 
Les propriétés de barrière du copolymère EVOH à l'oxygène, à la vapeur d'eau et au dioxyde de carbone sont bien au-delà des autres matériaux polymères.Bien que le chlorure de polyvinylidène PVDC ait d'excellentes propriétés de barrière, il ne convient pas pour une utilisation dans le revêtement de réservoir de stockage de gaz qui est en contact direct avec l'hydrogène car les traces résiduelles de chlore gazeux réagiront avec l'hydrogène gazeux.

L'EVOH possède à la fois les propriétés de barrière aux gaz du PVA et la capacité de traitement du PE.En ajoutant de l'EVOH, le liner de la bouteille de stockage d'hydrogène est élastique même à basse température, assurant d'excellentes propriétés barrières.Les propriétés de barrière aux gaz élevées de l'EVOH sont principalement dues à la cristallinité élevée et à la liaison hydrogène des groupes hydroxyle.Lorsque la teneur en éthylène diminue, la propriété barrière aux gaz augmente ;lorsque la teneur en éthylène dépasse 50 % en moles, la propriété de barrière aux gaz est sérieusement altérée.

Il est à noter que la propriété barrière aux gaz diminue avec l'augmentation de la température.Par exemple, lorsque la température augmente de 20°C à 35°C, le taux de transmission d'oxygène augmente de plus de 3 fois, et lorsque l'humidité relative est supérieure à 30%, les molécules d'eau et l'EVOH dans l'effet du groupe hydroxyle entraînera une diminution significative des propriétés de barrière aux gaz.
 
 
4. Matériaux renforcés de fibres

L'hydrogène est comprimé à 70Mpa et stocké dans le réservoir de stockage.Il est nécessaire de s'assurer que la résistance du corps principal peut résister à une pression élevée.Lorsque l'hydrogène dans le réservoir de stockage est consommé, le corps principal rétrécit également à mesure que la pression diminue.L'environnement à haute pression et le gonflage et le dégonflage répétés provoqueront la fatigue du matériau.En utilisant brins de verre coupés en tant que matières premières, une résistance élevée et un module élastique élevé sont obtenus grâce à la technologie de cuisson d'une structure de fibre finement contrôlée à l'échelle nanométrique, et des nano-alliages de matériaux composites sont préparés au moyen d'un processus de pré-imprégnation.

Fibre de verre utilisé comme matériau de réservoir de stockage est non seulement imperméable, mais a également une excellente résistance à la chaleur et aux produits chimiques, ainsi qu'une bonne stabilité dimensionnelle, résistance et résistance à l'usure.Le faisceau de fibres de carbone est composé de 10 000 à 50 000 fibres de carbone d'un diamètre moyen de 5 à 8 μm.Le rapport pondéral de la couche de résine époxy et de la Fibre de carbone couche est 20-30:70-80.

Entre le squelette en carbone et l'adhésif, il y a non seulement une adhérence physique, mais aussi une liaison chimique.Les résines époxy aromatiques offrent une résistance supérieure à celle des résines époxy aliphatiques telles que le bisphénol A. Cependant, une viscosité élevée rendra l'opération de trempage difficile et il est difficile d'imprégner l'intérieur de manière uniforme. Par conséquent, une résine époxy ou un solvant à faible degré de polymérisation est utilisé pour ajuster la viscosité pendant le trempage.L'inconvénient est que le trempage doit être répété pour contrôler le taux de retrait volumique.grandes fluctuations.

5. Composites époxy

La viscosité de la résine époxy utilisée pour le réservoir de stockage d'hydrogène est de 4000~8000cP à 25℃, et la taille des particules solides est inférieure à 10~25μm.Le fibre de verre résistante à la chaleur dans la couche de résine renforcée de fibres la plus externe a une faible conductivité thermique, il convient donc de s'assurer que le rapport équivalent de la résine époxy à l'agent de durcissement est de 1: 1, et les particules de ferrite inorganique qui peuvent absorber les micro-ondes doivent être uniformément dispersées afin de durcir suffisamment , soit les fibres sont renforcées par chauffage après irradiation aux micro-ondes.

Dans le processus de durcissement de l'époxy par la chaleur, la doublure en polyoléfine sera ramollie.Afin de protéger la structure du revêtement, la température maximale de durcissement doit être contrôlée pour être inférieure de plus de 10°C au point de ramollissement du revêtement.Sous l'action de la haute pression, l'hydrogène pénètre dans le matériau et se diffuse progressivement à l'interface du matériau composite, et le chargement et le déchargement répétés d'hydrogène forment une différence de pression, ce qui conduit finalement à la cession et au cloquage du matériau de revêtement et du déchirure de l'interface.Une approche améliorée consiste à ajouter de l'argile au composite.

6. Écrivez à la fin

Fabrication de fibre de verre Hebei Yuniu Co., Ltd. est un fabricant de matériaux en fibre de verre avec plus de 16 ans d'expérience et 8 ans d'expérience à l'exportation, qui peut vous fournir une haute qualité rouleaux de fibre de verre matériaux composites.

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