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什么是储氢罐内胆？
储氢罐内胆是氢燃料储存系统的关键部件。内胆基本上是储氢罐的最内层，负责存储氢燃料。储氢罐的内胆是复合压力容器的基础，也是压力容器的核心部件。内胆通常由可以安全容纳高压氢气的材料制成。它作为罐的内壳，吸收氢气，封闭氢气，并将压力容器的内容物与周围环境隔离。通过用碳纤维缠绕内胆，储氢罐可获得高达 700 bar 压力的刚度。
储氢罐内胆的主要作用是什么？
储氢罐内胆的主要功能是为氢燃料提供气密存储空间，以容纳和保护储存在气瓶内的氢气。由于氢气是一种非常易挥发的气体，因此需要高水平的密封性以确保其不会泄漏或逸出。内胆在实现此功能方面起着关键作用，它提供了一道屏障，可最大限度地减少长期储存过程中氢气的渗透和损失。
专门由聚酰胺、聚乙烯和交联聚乙烯制成的内胆具有对氢气渗透性极小的优势。这意味着它们能够提供非常好的阻隔挥发性气体的屏障，从而最大限度地减少储存过程中的损失。
- 聚合物内胆：热塑性内胆用作气密储存器。在选择内胆材料时，重要的是考虑材料的阻隔性，以确保其能有效地容纳氢燃料。
- 复合材料：复合材料是复合材料压力容器的承重部分，用于支撑载荷。
- 凸台：由金属制成的凸台部分代表衬管与灌装和出口阀之间的连接点。
储氢罐内胆有哪些不同类型？
I 型：I 型压力容器的内胆主要由金属（通常为钢）壁组成。此类容器的标称压力通常在 200 bar 范围内，通常用于天然气工业。此类容器既可用作运输容器，也可用于固定应用。
II 型：II 型压力容器除了金属壁外，还具有树脂浸渍玻璃或碳纤维涂层。对于 II 型压力容器，该涂层完全覆盖容器的圆柱形部分。一方面，由于可以指定的壁厚较小，因此重量略有优势。此外，可以实现高达 1000 bar 的压力，因此 II 型压力容器主要用于固定应用，例如加氢站的储罐。
III 型：III 型容器的内胆由金属（通常是铝）制成，并且通常用碳纤维包裹整个容器。在这种情况下，碳纤维包裹物承载大部分负载。这种类型与 I 型和 II 型的区别在于其重量能量密度特别高，因此目前主要用于移动应用，例如燃料电池汽车。移动应用中的典型压力为 350 或 700 巴。当然，它也适用于固定应用，但必须考虑到与 I 型和 II 型相比更高的材料成本。
IV 型：IV 型压力容器是目前批量生产的最新压力容器。内胆由塑料制成（通常是聚酰胺或聚乙烯），外壳通常由碳纤维制成，与 III 型容器相同。这种结构使压力容器比其他三种类型具有更大的重量优势。IV 型压力容器的应用领域包括运输和移动领域。
储氢罐内胆常用什么材质？
储氢罐内胆所用材料取决于气瓶类型。每种气瓶常用的材料如下：
- 类型 I：类型 I 储氢罐的内胆通常采用钢材。此类罐体由单层钢材制成，无增强纤维。
- II 型：II 型储氢罐的内胆通常也使用钢材。但与 I 型不同，II 型罐有一层增强纤维，如玻璃或碳纤维，嵌入树脂基质中，以提高罐的强度。
- III 型：III 型储氢罐的内胆通常采用铝。这些罐有一层铝合金，外面包裹着碳或玻璃等增强纤维和树脂基质。
- 类型 IV：聚酰胺、PE、XPE 通常用于类型 IV 储氢罐的内胆。这些罐由塑料内胆（通常为聚酰胺）制成，外层包裹有多层增强纤维（例如碳或玻璃）和树脂基质。塑料内胆可作为氢气的屏障，而增强纤维则为罐提供强度。
需要注意的是，储氢罐内胆所用的材料必须与氢气兼容，这会导致某些材料脆化或应力开裂。因此，储氢罐内胆材料的选择是确保储氢系统安全性和可靠性的关键方面。
储氢罐内胆通常如何制造？
储氢罐内胆的制造工艺取决于罐的类型和所用的材料。
- 对于通常使用钢或铝的 I 型和 II 型储罐，制造工艺通常涉及深拉、轧制或焊接。这些工艺用于将金属制成内胆所需的形状。
- 对于同样使用铝的 III 型储罐，内胆通常是通过将铝合金板缠绕在心轴上，然后将增强纤维和树脂基质缠绕在铝内胆上形成的。然后将所得内胆固化以形成刚性结构。
- 对于使用包裹有增强纤维和树脂基质的塑料内胆的 IV 型储罐，内胆有两种主要制造工艺：滚塑和挤出吹塑。滚塑涉及在模具中加热塑料树脂，模具以多个轴缓慢旋转以均匀分布树脂并形成空心内胆。挤出吹塑涉及挤出塑料管，然后像气球一样将其充气成所需的内胆形状。
总体而言，储氢罐内胆的制造过程需要仔细关注细节并进行严格的质量控制，以确保最终产品能够安全可靠地储存氢气。
储氢罐内胆的主要性能特点有哪些？
储氢罐内胆的主要性能特点包括：
- 抗氢渗透性：储氢罐内胆必须具有低渗透性，以防止氢气泄漏。内胆所用的材料应具有较高的抗氢渗透性。
- 机械强度：内胆必须能够承受罐体在填充、储存和排空过程中产生的应力和应变。材料应具有较高的机械强度、耐久性以及抗开裂、抗撕裂和抗穿刺性。
- 与氢气的兼容性：内胆材料应与氢气兼容，并且不会与其发生化学反应。这对于防止内胆材料随时间推移而降解（可能导致氢气泄漏）非常重要。
- 耐高温高压：氢气在高压低温下储存。内胆必须能够承受这些条件而不发生任何损坏或变形。
- 重量轻：为了最大限度地提高储氢罐的储氢量，内胆材料应重量轻。这对于重量是关键因素的应用尤其重要，例如航空航天或汽车应用。
- 制造和加工：内胆材料应易于制造和加工成所需的形状和尺寸。它还应具有成本效益并易于获取。
选择内胆时应考虑哪些因素？
选择储氢罐内胆时，应考虑多种因素，以确保内胆满足应用的特定要求。选择内胆时需要考虑的一些因素包括：
- 成本和重量：内胆的成本和重量可能是重要因素，特别是在重量和成本是关键设计考虑因素的应用中。
- 材料的选择：内胆所用材料的功能特性应适合具体应用需求。例如，内胆的热性能（如耐热老化性和耐极端温度性）是重要的考虑因素。
- 类型、压力等级和渗透性：选择内胆时，还应考虑储罐类型、压力等级和渗透性要求。不同类型的储罐可能需要不同的材料或内胆设计，压力等级和渗透性要求可能决定特定的内胆属性或配置。
内胆可以承受的最大压力或温度是多少？
内胆可承受的最大压力或温度取决于多种因素，包括所用材料、罐体的设计和具体的操作条件。
例如，由聚酰胺、PE、XPE等塑料材料制成的IV型内胆一般可承受-40°C至125°C的温度范围。
至于压力等级，IV 型压力容器（用碳纤维包裹）通常可承受 350 或 700 bar 的工作压力，爆破压力约为 1,750 bar。内胆的包裹旨在吸收压力并为整体罐体结构提供额外的强度。
需要注意的是，内胆所能承受的最大压力或温度应始终在制造商规定的操作限度内，并应适合具体应用。任何偏离规定限度的情况都可能损害氢存储系统的安全性和可靠性。
内胆损坏的可能方式有哪些？
储氢罐内胆可能因多种原因而损坏，包括：
- 机械损坏：内胆可能因撞击、刮擦、磨损或其他形式的物理损坏而损坏。这可能发生在搬运、运输、安装或储罐运行过程中。
- 化学损坏：暴露于某些化学物质或气体可能会损坏内胆材料，导致降解、膨胀或其他形式的化学损坏。
- 热损伤：过热或过冷会导致内胆材料膨胀或收缩，从而导致裂缝、断裂或其他形式的热损伤。
- 疲劳损坏：随着时间的推移，压力和温度变化的反复循环会导致衬里材料出现疲劳损坏，从而导致裂纹、断裂或其他形式的疲劳损坏。
内容由 Elkamet 贡献
Elkamet 是储罐开发和制造领域的专家。在过去的几年中，他们将其开发技能应用于开发用于各种应用的塑料内胆，并已成为该领域的专家。多年来，Elkamet 一直是 CNG 储罐内胆的供应商，近年来还深入参与了许多 H2 内胆项目。Elkamet 每年从位于 Wilhelmshütte（德国）、Myslinka（捷克）和 East Flat Rock（美国）的制造工厂向客户供应超过 700,000 个采用旋塑和吹塑生产的零件。其所有工厂均通过 IATF 16949 认证。
最后更新：2023 年 5 月 24 日