- ¿Qué es el revestimiento interior de un depósito de hidrógeno?
- ¿Cuál es la función principal de una camisa interior de una botella de hidrógeno?
- ¿Cuáles son los diferentes tipos de revestimientos interiores de tanques de hidrógeno disponibles?
- ¿Qué materiales se utilizan comúnmente para los forros interiores de los tanques de hidrógeno?
- ¿Cómo se fabrican normalmente los revestimientos interiores de los depósitos de hidrógeno?
- ¿Cuáles son las características clave del rendimiento de un forro interior del tanque de hidrógeno?
- ¿Qué factores se deben considerar al seleccionar un forro interior?
- ¿Cuál es la presión o la temperatura máximas que puede soportar una linerainterior?
- ¿Cuáles son las posibles formas en las que se daña la linerainterior?
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¿Qué es un revestimiento interior para depósitos de hidrógeno?
El revestimiento del tanque de hidrógeno es un componente fundamental de un sistema de almacenamiento de combustible de hidrógeno. El revestimiento interior es esencialmente la capa más interna del tanque de hidrógeno y es responsable de contener el combustible de hidrógeno. El revestimiento interior de un tanque de hidrógeno sirve como base para un recipiente a presión compuesto y es el componente central del recipiente a presión. El revestimiento interior suele estar hecho de un material que puede contener de forma segura el gas hidrógeno a alta presión. Sirve como la carcasa interior del tanque, absorbe el hidrógeno, lo encierra y sella el contenido del recipiente a presión contra el entorno circundante. Al enrollar el revestimiento interior con fibras de carbono, el tanque de hidrógeno obtiene su rigidez frente a presiones de hasta 700 bar.
¿Cuál es la función principal de una camisa interna de un cilindro de hidrógeno?
La función principal de una camisa de depósito de hidrógeno es proporcionar un espacio de almacenamiento hermético al gas para el combustible de hidrógeno con el fin de contener y proteger el gas hidrógeno almacenado en el interior de la botella. Como el hidrógeno es un gas muy volátil, requiere un alto nivel de contención para garantizar que no se escape ni se produzcan fugas. La camisa interior desempeña un papel fundamental en la consecución de esta función, al proporcionar una barrera que minimiza la permeación y la pérdida de hidrógeno durante el almacenamiento a lo largo de un período de tiempo prolongado.
Los revestimientos interiores fabricados especialmente con poliamida, polietileno y polietileno cruzado tienen la ventaja de una permeabilidad mínima frente al hidrógeno. Esto significa que son capaces de proporcionar una muy buena barrera contra el gas volátil, lo que resulta en pérdidas mínimas durante el almacenamiento.
- Revestimiento de polímero: el revestimiento interior termoplástico sirve como un depósito hermético al gas. Al seleccionar los materiales para el revestimiento interior, es importante tener en cuenta las propiedades de barrera del material para garantizar que pueda contener eficazmente el combustible de hidrógeno.
- Compuesto: el material compuesto es la parte que soporta la carga del recipiente a presión compuesto y se utiliza para soportar la carga.
- Reborde: la parte del reborde hecha de metal representa el punto de conexión entre el revestimiento y la válvula de llenado y salida.
¿Cuáles son los distintos tipos de revestimientos interiores de depósitos de hidrógeno disponibles?
Tipo I: El revestimiento interior de un depósito a presión de tipo I consiste principalmente en una pared metálica (normalmente de acero). Las presiones nominales de este tipo de recipiente suelen ser de unos 200 bares y se utilizan habitualmente en la industria del gas. Estos recipientes se utilizan como recipientes de transporte y para aplicaciones estacionarias
Tipo II: Los recipientes a presión de tipo II tienen, además de la pared metálica, un revestimiento de fibra de vidrio o de carbono impregnada de resina. En el caso del recipiente a presión de tipo II, este revestimiento se coloca completamente alrededor de la parte cilíndrica del recipiente. Por un lado, esto supone una ligera ventaja de peso debido a los menores espesores de pared que pueden especificarse. Por otra parte, se pueden alcanzar presiones de hasta 1000 bar, por lo que los recipientes a presión de Tipo II se utilizan principalmente en aplicaciones estacionarias, como los depósitos de almacenamiento de las estaciones de llenado de hidrógeno.
Tipo III: los recipientes de Tipo III tienen un revestimiento interior de metal (normalmente aluminio) y normalmente una envoltura de fibra de carbono alrededor de todo el recipiente. En este caso, la envoltura de fibra de carbono soporta la mayor parte de la carga. Este tipo se distingue de los tipos I y II por su densidad de energía gravimétrica particularmente alta, por lo que hoy en día se utiliza principalmente para aplicaciones móviles, por ejemplo en vehículos de pila de combustible. Las presiones típicas en aplicaciones móviles son de 350 o 700 bar. Por supuesto, también es adecuado para aplicaciones estacionarias, pero hay que tener en cuenta los mayores costes de material en comparación con los tipos I y II.
Tipo IV: El recipiente a presión de tipo IV es el recipiente a presión más reciente que se fabrica actualmente en serie. El revestimiento es de plástico (normalmente poliamida o polietileno) y la carcasa suele ser de fibra de carbono, como en el recipiente de tipo III. Este tipo de construcción proporciona al recipiente a presión una ventaja de peso adicional sobre los otros tres tipos. Las aplicaciones del recipiente a presión de tipo IV se encuentran tanto en el sector del transporte como en el de la movilidad.
¿Qué materiales se utilizan habitualmente para los forros interiores de los tanques de hidrógeno?
Los materiales utilizados para el revestimiento interior de los depósitos de hidrógeno dependen del tipo de depósito. Los materiales más utilizados para cada tipo de depósito son los siguientes:
- Tipo I: Normalmente se utiliza acero para el revestimiento interior de los depósitos de hidrógeno de Tipo I. Estos depósitos están hechos de una sola capa de acero sin fibras de refuerzo.
- Tipo II: el revestimiento interior de los depósitos de hidrógeno de tipo II también suele ser de acero. Sin embargo, a diferencia de los de tipo I, los depósitos de tipo II tienen una capa de fibras de refuerzo, como vidrio o carbono, incrustadas en una matriz de resina para mejorar la resistencia del depósito.
- Tipo III: El revestimiento interior de los depósitos de hidrógeno de Tipo III suele ser de aluminio. Estos depósitos tienen una capa de aleación de aluminio que se envuelve con fibras de refuerzo, como carbono o vidrio, y una matriz de resina.
- Tipo IV: Para el revestimiento interior de los depósitos de hidrógeno de tipo IV suelen utilizarse poliamida, PE y XPE. Estos depósitos están hechos de un revestimiento de plástico, normalmente poliamida, envuelto con capas de fibras de refuerzo, como carbono o vidrio, y una matriz de resina. El revestimiento de plástico sirve de barrera para el gas hidrógeno, mientras que las fibras de refuerzo proporcionan resistencia al depósito.
Es importante tener en cuenta que los materiales utilizados para los revestimientos interiores de los depósitos de hidrógeno deben ser compatibles con el gas hidrógeno, que puede provocar fragilización o grietas por tensión en determinados materiales. Por lo tanto, la selección de materiales para los revestimientos de los depósitos de hidrógeno es un aspecto crítico para garantizar la seguridad y fiabilidad de los sistemas de almacenamiento de hidrógeno.
¿Cómo se fabrican normalmente los recubrimientos interiores de los tanques de hidrógeno?
El proceso de fabricación de los revestimientos de los depósitos de hidrógeno depende del tipo de depósito y del material utilizado.
- En los depósitos de Tipo I y Tipo II, que suelen ser de acero o aluminio, el proceso de fabricación suele consistir en embutición profunda, laminado o soldadura. Estos procesos se utilizan para dar al metal la forma deseada para el revestimiento interior.
- En los depósitos de tipo III, en los que también se utiliza aluminio, el revestimiento interior se forma envolviendo una lámina de aleación de aluminio alrededor de un mandril y, a continuación, envolviendo fibras de refuerzo y una matriz de resina alrededor del revestimiento de aluminio. El revestimiento resultante se cura para formar una estructura rígida.
- Para los depósitos de tipo IV, que utilizan un revestimiento de plástico envuelto con fibras de refuerzo y una matriz de resina, existen dos procesos principales de fabricación del revestimiento interior: el rotomoldeo y el moldeo por extrusión-soplado. El rotomoldeo consiste en calentar una resina plástica en un molde que gira lentamente en varios ejes para distribuir uniformemente la resina y crear un revestimiento hueco. El moldeo por extrusión-soplado consiste en extruir un tubo de plástico que luego se infla como un globo para darle la forma deseada al revestimiento interior.
En general, el proceso de fabricación de revestimientos interiores para depósitos de hidrógeno requiere una cuidadosa atención a los detalles y un estricto control de calidad para garantizar que el producto final sea seguro y fiable para almacenar gas hidrógeno.
¿Cuáles son las principales características de rendimiento del revestimiento interior de un depósito de hidrógeno?
Las principales características de rendimiento del revestimiento interior de un depósito de hidrógeno son:
- Resistencia a la permeabilidad del hidrógeno: El revestimiento interior de un depósito de hidrógeno debe tener una baja permeabilidad para evitar la fuga de gas hidrógeno. El material utilizado para el revestimiento interior debe tener una alta resistencia a la permeación del hidrógeno.
- Resistencia mecánica: El revestimiento interior debe ser capaz de soportar las tensiones y deformaciones que se producen durante el llenado, almacenamiento y vaciado del depósito. El material debe tener una gran resistencia mecánica, durabilidad y resistencia al agrietamiento, desgarro y perforación.
- Compatibilidad con el hidrógeno: El material del revestimiento interior debe ser compatible con el gas hidrógeno y no reaccionar químicamente con él. Esto es importante para evitar cualquier degradación del material de la camisa interior con el paso del tiempo, lo que podría provocar fugas de hidrógeno.
- Resistencia a altas temperaturas y presiones: el gas hidrógeno se almacena a altas presiones y bajas temperaturas. La camisa interior debe ser capaz de soportar estas condiciones sin sufrir daños ni deformaciones.
- Peso reducido: Para maximizar la cantidad de hidrógeno que puede almacenarse en un depósito, el material de la camisa interior debe ser ligero. Esto es especialmente importante para las aplicaciones en las que el peso es un factor crítico, como en las aplicaciones aeroespaciales o de automoción.
- Fabricación y procesamiento: El material del revestimiento interior debe ser fácil de fabricar y procesar para darle la forma y el tamaño requeridos. También debe ser rentable y fácil de conseguir.
¿Qué factores deben considerarse al seleccionar un forro interior?
Al seleccionar una camisa interior para un depósito de hidrógeno, deben tenerse en cuenta varios factores para garantizar que la camisa cumpla los requisitos específicos de la aplicación. Algunos de los factores que deben tenerse en cuenta a la hora de seleccionar una camisa interior son:
- Coste y peso: El coste y el peso del revestimiento interior pueden ser factores importantes, especialmente en aplicaciones en las que el peso y el coste son consideraciones de diseño críticas.
- Elección de los materiales: Las propiedades funcionales de los materiales utilizados para el revestimiento interior deben adecuarse a las necesidades específicas de la aplicación. Por ejemplo, las propiedades térmicas de la camisa, como la resistencia al envejecimiento por calor y la resistencia a temperaturas extremas, son consideraciones importantes.
- Tipo, presión nominal y permeabilidad: El tipo de depósito, la presión nominal y los requisitos de permeabilidad también deben tenerse en cuenta a la hora de seleccionar un revestimiento interior. Los distintos tipos de depósitos pueden requerir materiales o diseños de revestimiento diferentes, y los requisitos de presión nominal y permeabilidad pueden dictar propiedades o configuraciones específicas del revestimiento.
¿Cuál es la presión o temperatura máxima que puede soportar un revestimiento interior?
¿Cuáles son las posibles formas en que se daña el forro interior?
Existen varias formas posibles de dañar el revestimiento interior de un depósito de hidrógeno:
- Daños mecánicos: La camisa puede dañarse debido a impactos, arañazos, abrasión u otras formas de daño físico. Esto puede ocurrir durante la manipulación, el transporte, la instalación o el funcionamiento del depósito.
- Daños químicos: La exposición a determinados productos químicos o gases puede dañar el material de la camisa, provocando su degradación, hinchazón u otras formas de daño químico.
- Daños térmicos: El calor o el frío excesivos pueden hacer que el material de la camisa se expanda o contraiga, provocando grietas, fracturas u otras formas de daños térmicos.
- Daños por fatiga: Con el tiempo, los ciclos repetidos de cambios de presión y temperatura pueden causar daños por fatiga en el material de la camisa, provocando grietas, fracturas u otras formas de daños por fatiga.
Ccontenido aportado por Elkamet
Elkamet son expertos en el campo del desarrollo y la fabricación de depósitos. En los últimos años, han aplicado sus habilidades de desarrollo a la creación de revestimientos interiores de plástico para diversas aplicaciones y se han convertido en especialistas en este campo. Durante muchos años, Elkamet ha sido proveedor de revestimientos interiores para tanques de GNC y, en los últimos años, también ha participado en numerosos proyectos de revestimientos de H2. Desde sus instalaciones de fabricación en Wilhelmshütte (GER), Myslinka (CZ) y East Flat Rock (US), Elkamet, suministra cada año más de 700.000 piezas producidas en roto- y soplado a sus clientes. Todas sus plantas están certificadas conforme a la norma IATF 16949.
Última actualización: 24.05.2023