גלילי גז מתכת מסורתיים (פלדה או אלומיניום) שלטו זה מכבר לאחסון גז בלחץ גבוה אך סובלים ממגבלות קריטיות: משקל כבד (העלאת עלויות הובלה), רגישות לקורוזיה (צמצום תוחלת החיים) וסיכוני פיצוץ בלחץ או השפעה קיצוניים. ההתקדמות במדע החומרים מיקמו חומרים מורכבים-עם יחסם הגבוה למשקל ועמידות בפני קורוזיה-כבחירה האידיאלית לצילינדרים מהדור הבא. גלילי גז מורכבים מסמנים מעבר מעידן 'מתכת ' לעידן המורכב 'בהכלה בלחץ גבוה.
צילינדר גז מורכב הוא כלי בלחץ גבוה הכולל אוניית פולימר או אניה מתכת אטומה בחומרים מחוזקים סיבים (למשל, סיבי פחמן או זכוכית) המוטמעים במטריצת שרף. שילוב של תכונות האיטום של מתכת עם היתרונות המכניים של מרוכבים, צילינדרים אלה קלים 30-70% מאשר עמיתים מתכתיים, מציעים עמידות בפני פיצוץ מעולה ומתגאה בתוחלת חיים מורחבת (בדרך כלל 15-20 שנה), מה שהופך אותם לבלתי חיוניים ביישומים תעשייתיים, רפואיים ואנרגיה נקייה.
העשוי מפוליאתילן בצפיפות גבוהה (HDPE) או סגסוגת אלומיניום, אניה מבטיחה הידוק גז. ספינות HDPE מתנגדות לקורוזיה כימית והן חסכוניות, ואילו ספינות מתכת (למשל, אלומיניום) מתאימות לתרחישים בלחץ גבוה במיוחד (למשל, 70 מיכלי מימן של 70 מגה רכב לתאי דלק).
סיבי פחמן או זכוכית נפצעים סביב התוחם בזוויות מדויקות (± 55 מעלות סליליות) כדי להפיץ לחץ באופן שווה. סיבי פחמן, חזקים פי חמישה מפלדה ברבע הצפיפות, היא המפתח להפחתת משקל.
ציפויים עמידים ל- UV או שכבות גומי מגנים על הצילינדר מפני נזק סביבתי. דגמים מתקדמים עשויים לכלול תגי RFID למעקב אחר מחזור החיים.
סיבי פחמן: כיתות T700/T800 שולטות, כאשר חוזק מתיחה עד 4.9 GPA, אם כי עלות גבוהה (＞ 60% מכלל עלות הייצור) נותרה מחסום.
סיבי זכוכית: ב 1/10 עלות סיבי הפחמן, היא מתאימה ליישומים בלחץ נמוך (למשל, צילינדרים מכבאים).
שרף אפוקסי עדיף על הידבקותו ועמידות החום שלו (עד 120 מעלות צלזיוס), ואילו תרמופלסטים הניתנים למחזור (למשל, הצצה) צצים.
סלילה של נימה רטובה (סיבים ספוגים של שרף) היא סטנדרטית, כאשר מכונות אוטומטיות מבטיחות סטיית זווית של 0.5 מעלות. ריפוי בתנורים (120–150 מעלות צלזיוס) מפעיל קישור צולב שרף לצורך קשיחות מבנית.
אניה היווצרות : ספינות חלקות מעוצבות באמצעות הזרקה (HDPE) או ספינינג (אלומיניום), ואחריהן בדיקות דליפה.
סיבים פיתול : מכונות מתפתלות CNC מיישמות סיבים מצופים שרף בשכבות 3-5 עם זוויות אופטימליות ליכולת הנושא עומס.
ריפוי : תנור ריפוי מחזק את מטריצת השרף.
איכות בדיקות : בדיקות הידרוסטטיות (לחץ עבודה של 1.5 × למשך 30 שניות), בדיקת פרץ (חייבת לעלות על לחץ תכנון של 2.25 ×) וגילוי פגמים קוליים.
פני השטח טיפול : ציפוי מגן ותוויות בטיחות (למשל, לחץ מקסימלי, תוחלת חיים).
סיבים חלוקת מתח : סטיות זווית עלולות לגרום לריכוזי לחץ מקומיים וכישלון בטרם עת.
בריפוי ליקויים : ריפוי שרף לא שלם יכול ליצור בועות או דלמינציה, הדורש בדיקת רנטגן להסרת פגמים.
אימות חיי מחזור : לאחר 10,000 מחזורי ניקוז מילוי מדומים, התרחבות נפחית חייבת להישאר ＜ 5%.
תעשייתי אחסון גז : חנקן בעל טוהר גבוה לייצור מוליכים למחצה; ארגון לריתוך, הפחתת סכנות במקום העבודה.
רפואיות מערכות חמצן : צילינדרים קלים (3-5 ק'ג) שיפרו את הניידות במהלך הובלת חולים COVID-19.
מימן רכבי תאי דלק : סוגי סיבי פחמן של טויוטה מיראית IV 70 מגה פחמן מאפשרים 650 ק'מ טווחים.
AEROSPACE : SpaceX משתמש בגלילי הליום מורכבים ללחץ של מיכלי דלק טילים.
כיבוי אש : מכשירי נשימה עצמאיים של סיבי פחמן (SCBA) חתכו משקל מ- 8 ק'ג ל -4 ק'ג, ומשפרים את הניידות.
צלילה וחיצוניות : צילינדרים צלילה מורכבים מפחיתים ציפה שלילית ב -3 ק'ג, ושומרים על אנרגיית הצולל.
משקל קל : צילינדר סיבי פחמן 9L/300bar שוקל 8 ק'ג לעומת 25 ק'ג לפלדה.
בטיחות : פיצול שכבת סיבים מבוקרת במהלך כישלון מבטל סיכוני רסיסים מתכתיים.
קורוזיה עמידות בפני : עמידה במי ים, H2S וכימיקלים ללא ציפויים.
גבוהה עלות : ~ 1,500 $ לצילינדר סיבי פחמן (3–5 × יקר יותר מפלדה).
לטמפרטורה רגישות : שרף מתרכך מעל 80 מעלות צלזיוס; סיבים מתנגדים מתחת ל -40 מעלות צלזיוס.
מיחזור קושי : לא ניתן להחזיר שרפים תרמוסטיים; מיחזור נוכחי כולל ריסוק למילוי בנייה.
ISO 11119-3 : קובע תכנון ובדיקות צילינדרים מסוג IV מסוג IV.
DOT -SP 14717 : מנדט את דרישת צילינדר המימן שלנו כל 5 שנים באמצעות בדיקות הידרוסטטיות.
לחץ מגבלות : מילוי יתר (למשל, 350bar בצילינדר של 300bar) גורם למיקרו -אריקים.
אחסון : הימנע מאור שמש ישיר; שמור על טמפרטורות בין -40 מעלות צלזיוס ל- 60 מעלות צלזיוס.
נזק בקרת : שריטות עמוקות יותר מ- 0.5 מ'מ דורשות בדיקה מיידית.
נמוכה סיבים בעלות : סיבי הפחמן המפוארים של Hyosung מפחית את העלויות ב -30%.
חכמים צילינדרים : חיישנים המאפשרים IoT עוקבים אחר לחץ/טמפרטורה/זן באמצעות Bluetooth.
E.
רפואית ניידות : טיפול בחמצן ביתי מניע 12% צמיחה שנתית בצילינדרים קומפקטיים.
גלילי גז מורכבים מתגברים על אילוצי המשקל, הבטיחות והעמידות של צילינדרים מתכת מסורתיים, ומוכיחים חיוניים לאחסון מימן, תגובת חירום וחלל. למרות מכשולים עלות ומיחזור, פריצות דרך בייצור סיבים (למשל, יוזמת לוקליזציה של סיבי פחמן 'של סין) ומרכיבים תרמופלסטיים מציבים את הצילינדרים הללו כאבני יסוד של תשתיות אנרגיה בר -קיימא.
