पारंपरिक धातु गैस सिलेंडरों (स्टील या एल्यूमीनियम) में लंबे समय से उच्च दबाव वाले गैस भंडारण पर हावी होता है, लेकिन महत्वपूर्ण सीमाओं से पीड़ित होते हैं: भारी वजन (परिवहन लागत बढ़ाना), संक्षारण संवेदनशीलता (जीवन काल को कम करना), और चरम दबाव या प्रभाव के तहत विस्फोट जोखिम। सामग्री विज्ञान में अग्रिमों ने समग्र सामग्री को तैनात किया है-उनके उच्च शक्ति-से-वजन अनुपात और संक्षारण प्रतिरोध के साथ-अगली पीढ़ी के सिलेंडरों के लिए आदर्श विकल्प के रूप में। समग्र गैस सिलेंडर उच्च दबाव वाले कंटेनर में 'धातु युग ' से 'समग्र युग ' तक एक बदलाव को चिह्नित करते हैं।
एक समग्र गैस सिलेंडर एक उच्च दबाव वाले पोत है, जिसमें एक राल मैट्रिक्स में एम्बेडेड फाइबर-प्रबलित सामग्री (जैसे, कार्बन या ग्लास फाइबर) के साथ सील किए गए एक बहुलक या धातु लाइनर की विशेषता होती है। कंपोजिट के यांत्रिक लाभों के साथ धातु के सीलिंग गुणों को मिलाकर, ये सिलेंडर धातु समकक्षों की तुलना में 30-70% हल्के होते हैं, बेहतर विस्फोट प्रतिरोध की पेशकश करते हैं, और विस्तारित जीवनकाल (आमतौर पर 15-20 वर्ष) को घमंड करते हैं, जिससे वे औद्योगिक, चिकित्सा, और स्वच्छ ऊर्जा अनुप्रयोगों में अपरिहार्य हो जाते हैं।
उच्च घनत्व वाले पॉलीथीन (एचडीपीई) या एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बना, लाइनर गैस की जकड़न सुनिश्चित करता है। एचडीपीई लाइनर रासायनिक संक्षारण का विरोध करते हैं और लागत प्रभावी होते हैं, जबकि धातु लाइनर (जैसे, एल्यूमीनियम) अल्ट्रा-हाई-प्रेशर परिदृश्यों (जैसे, ईंधन सेल वाहनों के लिए 70 एमपीए हाइड्रोजन टैंक) के अनुरूप हैं।
समान रूप से दबाव वितरित करने के लिए कार्बन या कांच के फाइबर सटीक कोण (° 55 ° पेचदार घुमावदार) पर लाइनर के चारों ओर घाव होते हैं। कार्बन फाइबर, एक-चौथाई घनत्व पर स्टील की तुलना में पांच गुना मजबूत है, वजन में कमी के लिए महत्वपूर्ण है।
यूवी-प्रतिरोधी कोटिंग्स या रबर की परतें सिलेंडर को पर्यावरणीय क्षति से ढँक देती हैं। उन्नत मॉडल में जीवनचक्र ट्रैकिंग के लिए RFID टैग शामिल हो सकते हैं।
कार्बन फाइबर: T700/T800 ग्रेड पर हावी है, जिसमें 4.9 GPA तक तन्य शक्ति है, हालांकि उच्च लागत (कुल उत्पादन लागत का 60%) एक बाधा बनी हुई है।
ग्लास फाइबर: कार्बन फाइबर की लागत 1/10 पर, यह कम दबाव वाले अनुप्रयोगों (जैसे, अग्निशमन सिलेंडर) के लिए सूट करता है।
एपॉक्सी राल को इसके आसंजन और गर्मी प्रतिरोध (120 डिग्री सेल्सियस तक) के लिए पसंद किया जाता है, जबकि पुनर्नवीनीकरण थर्माप्लास्टिक (जैसे, पीक) उभर रहे हैं।
वेट फिलामेंट वाइंडिंग (राल-संसेचन फाइबर) मानक है, जिसमें स्वचालित मशीनें of 0.5 ° कोण विचलन सुनिश्चित करती हैं। ओवन में इलाज (120-150 डिग्री सेल्सियस) संरचनात्मक कठोरता के लिए राल क्रॉस-लिंकिंग को ट्रिगर करता है।
लाइनर गठन : सीमलेस लाइनर्स को इंजेक्शन (एचडीपीई) या कताई (एल्यूमीनियम) के माध्यम से ढाला जाता है, इसके बाद रिसाव परीक्षण किया जाता है।
फाइबर वाइंडिंग : सीएनसी वाइंडिंग मशीनें लोड-असर क्षमता के लिए अनुकूलित कोणों के साथ 3-5 परतों में राल-लेपित फाइबर लागू करती हैं।
इलाज : ओवन इलाज राल मैट्रिक्स को ठोस करता है।
गुणवत्ता परीक्षण : हाइड्रोस्टैटिक परीक्षण (30 सेकंड के लिए 1.5 × काम का दबाव), फट परीक्षण (2.25 × डिजाइन दबाव से अधिक होना चाहिए), और अल्ट्रासोनिक दोष का पता लगाना।
सतह उपचार : सुरक्षात्मक कोटिंग्स और सुरक्षा लेबल (जैसे, अधिकतम दबाव, जीवनकाल)।
फाइबर तनाव वितरण : कोण विचलन स्थानीयकृत तनाव सांद्रता और समय से पहले विफलता का कारण हो सकता है।
इलाज दोष : अधूरा राल इलाज बुलबुले या परिसीमन का निर्माण कर सकता है, दोष हटाने के लिए एक्स-रे निरीक्षण की आवश्यकता होती है।
साइकिल जीवन सत्यापन : पोस्ट 10,000 सिम्युलेटेड फिल-ड्रेन चक्र, वॉल्यूमेट्रिक विस्तार। 5%होना चाहिए।
औद्योगिक गैस भंडारण : अर्धचालक विनिर्माण के लिए उच्च शुद्धता नाइट्रोजन; वेल्डिंग के लिए आर्गन, कार्यस्थल के खतरों को कम करना।
मेडिकल ऑक्सीजन सिस्टम : हल्के सिलेंडर (3-5 किलोग्राम) कोविड -19 रोगी परिवहन के दौरान पोर्टेबिलिटी में सुधार हुआ।
हाइड्रोजन ईंधन सेल वाहन : टोयोटा मिराई के प्रकार IV 70 एमपीए कार्बन फाइबर टैंक 650 किमी रेंज को सक्षम करते हैं।
एयरोस्पेस : स्पेसएक्स रॉकेट ईंधन टैंक दबाव के लिए समग्र हीलियम सिलेंडर का उपयोग करता है।
अग्निशमन
डाइविंग और आउटडोर : समग्र डाइविंग सिलेंडर नकारात्मक उछाल को 3 किलो से कम करते हैं, गोताखोर ऊर्जा का संरक्षण करते हैं।
लाइटवेट : एक 9L/300bar कार्बन फाइबर सिलेंडर का वजन स्टील के लिए 8 किलोग्राम बनाम 25 किलोग्राम है।
सुरक्षा : विफलता के दौरान नियंत्रित फाइबर-लेयर विखंडन धातु की छर्रे के जोखिम को समाप्त करता है।
संक्षारण प्रतिरोध : कोटिंग्स के बिना समुद्री जल, H2s, और रसायनों का सामना करता है।
उच्च लागत : ~ $ 1,500 प्रति कार्बन फाइबर सिलेंडर (स्टील की तुलना में 3-5 × pricier)।
तापमान संवेदनशीलता : राल 80 डिग्री सेल्सियस से ऊपर नरम हो जाती है; फाइबर -40 डिग्री सेल्सियस से नीचे की ओर बढ़ते हैं।
रीसाइक्लिंग कठिनाई : थर्मोसेट रेजिन को हटा नहीं दिया जा सकता है; वर्तमान रीसाइक्लिंग में निर्माण भराव के लिए क्रशिंग शामिल है।
ISO 11119-3 : टाइप IV सिलेंडर डिजाइन और परीक्षण को नियंत्रित करता है।
डॉट -एसपी 14717 : हाइड्रोस्टेटिक परीक्षणों के माध्यम से हर 5 साल में यूएस हाइड्रोजन सिलेंडर की आवश्यकता होती है।
प्रेशर लिमिट्स : ओवरफिलिंग (जैसे, 300bar सिलेंडर में 350bar) माइक्रोक्रैक का कारण बनता है।
स्टोरेज : प्रत्यक्ष सूर्य के प्रकाश से बचें; -40 ° C और 60 ° C के बीच तापमान बनाए रखें।
क्षति नियंत्रण : 0.5 मिमी से अधिक गहरे खरोंच को तत्काल निरीक्षण की आवश्यकता होती है।
कम लागत वाले फाइबर : Hyosung के Tansome कार्बन फाइबर की लागत 30%कम हो जाती है।
स्मार्ट सिलेंडर : IoT- सक्षम सेंसर ब्लूटूथ के माध्यम से दबाव/तापमान/तनाव की निगरानी करते हैं।
हाइड्रोजन इकोनॉमी : ग्लोबल हाइड्रोजन टैंक मार्केट 1.5B (2023) से 1.5B (2023) TO8B से 2030 (24% CAGR) तक विस्तार करने के लिए।
मेडिकल पोर्टेबिलिटी : होम ऑक्सीजन थेरेपी कॉम्पैक्ट सिलेंडर में 12% वार्षिक वृद्धि को बढ़ाती है।
समग्र गैस सिलेंडर पारंपरिक धातु सिलेंडर के वजन, सुरक्षा और स्थायित्व की कमी को दूर करते हैं, जो हाइड्रोजन भंडारण, आपातकालीन प्रतिक्रिया और एयरोस्पेस के लिए महत्वपूर्ण साबित होते हैं। लागत और रीसाइक्लिंग बाधाओं के बावजूद, फाइबर उत्पादन में सफलता (जैसे, चीन के 'कार्बन फाइबर स्थानीयकरण ' पहल) और थर्माप्लास्टिक कंपोजिट इन सिलिंडरों को स्थायी ऊर्जा अवसंरचना के कोने के रूप में स्थिति में रखते हैं।
