มุมมอง: 0 ผู้แต่ง: ไซต์บรรณาธิการเผยแพร่เวลา: 2025-03-17 ต้นกำเนิด: เว็บไซต์
ถังก๊าซโลหะแบบดั้งเดิม (เหล็กหรืออลูมิเนียม) มีการจัดเก็บก๊าซแรงดันสูงที่มีความยาว แต่ได้รับข้อ จำกัด ที่สำคัญ: น้ำหนักหนัก (เพิ่มค่าขนส่ง) ความไวต่อการกัดกร่อน (ลดอายุขัย) และความเสี่ยงจากการระเบิดภายใต้แรงกดดันหรือผลกระทบอย่างรุนแรง ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์วัสดุมีวัสดุคอมโพสิตที่วางตำแหน่ง-ด้วยอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูงและความต้านทานการกัดกร่อน-เป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับกระบอกสูบรุ่นต่อไป ถังก๊าซคอมโพสิตทำเครื่องหมายการเปลี่ยนแปลงจาก 'ERA ' เป็น 'คอมโพสิตยุค ' ในการบรรจุแรงดันสูง
ถังก๊าซคอมโพสิตเป็นภาชนะแรงดันสูงที่มีโพลีเมอร์หรือซับโลหะปิดผนึกด้วยวัสดุเสริมเส้นใย (เช่นคาร์บอนหรือเส้นใยแก้ว) ที่ฝังอยู่ในเมทริกซ์เรซิน เมื่อรวมคุณสมบัติการปิดผนึกของโลหะกับข้อได้เปรียบเชิงกลของคอมโพสิตกระบอกสูบเหล่านี้มีน้ำหนักเบากว่าโลหะ 30-70% ให้ความต้านทานการระเบิดที่เหนือกว่าและมีอายุการใช้งานยาวนาน (โดยทั่วไป 15-20 ปี) ทำให้พวกเขาขาดไม่ได้ในอุตสาหกรรมการแพทย์และพลังงานสะอาด
ทำจากโพลีเอทิลีนที่มีความหนาแน่นสูง (HDPE) หรืออัลลอยอลูมิเนียม, ซับในความแน่นของก๊าซ HDPE liners ต้านทานการกัดกร่อนทางเคมีและมีประสิทธิภาพในขณะที่ตอร์ปิโดโลหะ (เช่นอลูมิเนียม) เหมาะกับสถานการณ์ความดันสูงเป็นพิเศษ (เช่นถังไฮโดรเจน 70 MPa สำหรับยานพาหนะเซลล์เชื้อเพลิง)
เส้นใยคาร์บอนหรือแก้วจะถูกแผลรอบ ๆ ซับในมุมที่แม่นยำ (± 55 °ขดลวดขดลวด) เพื่อกระจายความดันอย่างสม่ำเสมอ คาร์บอนไฟเบอร์แข็งแกร่งกว่าเหล็กห้าเท่าที่ความหนาแน่นหนึ่งในสี่เป็นกุญแจสำคัญในการลดน้ำหนัก
การเคลือบที่ทนต่อรังสียูวีหรือชั้นยางป้องกันกระบอกสูบจากความเสียหายด้านสิ่งแวดล้อม โมเดลขั้นสูงอาจรวมถึงแท็ก RFID สำหรับการติดตามวงจรชีวิต
คาร์บอนไฟเบอร์: เกรด T700/T800 ครองด้วยความต้านทานแรงดึงสูงถึง 4.9 เกรดเฉลี่ยแม้ว่าต้นทุนสูง (60% ของต้นทุนการผลิตทั้งหมด) ยังคงเป็นอุปสรรค
ไฟเบอร์แก้ว: ที่ 1/10 ค่าใช้จ่ายของคาร์บอนไฟเบอร์มันเหมาะกับการใช้งานแรงดันต่ำ (เช่นกระบอกสูบดับเพลิง)
อีพ็อกซี่เรซินเป็นที่ต้องการสำหรับการยึดเกาะและความต้านทานความร้อน (สูงถึง 120 ° C) ในขณะที่เทอร์โมพลาสติกที่รีไซเคิลได้ (เช่น PEEK) กำลังเกิดขึ้น
การคดเคี้ยวของเส้นใยเปียก (เส้นใยเรซิ่นที่ถูกทำให้ชุบ) เป็นมาตรฐานโดยมีเครื่องจักรอัตโนมัติทำให้มั่นใจได้ว่าการเบี่ยงเบนมุม 0.5 ° การบ่มในเตาอบ (120–150 ° C) ทริกเกอร์เรซิ่นเชื่อมโยงข้ามเพื่อความแข็งแกร่งของโครงสร้าง
ของซับ การก่อตัว : liners ที่ไร้รอยต่อถูกหล่อขึ้นมาผ่านการฉีด (HDPE) หรือการปั่น (อลูมิเนียม) ตามด้วยการทดสอบการรั่วไหล
ไฟเบอร์ ม้วน : เครื่องม้วน CNC ใช้เส้นใยเคลือบเรซินในชั้น 3-5 ชั้นที่มีมุมที่เหมาะสมสำหรับความสามารถในการรับน้ำหนัก
การบ่ม : การบ่มเตาอบทำให้เมทริกซ์เรซินแข็งตัว
คุณภาพ การทดสอบ : การทดสอบแบบ hydrostatic (1.5 ×แรงดันทำงานเป็นเวลา 30 วินาที), การทดสอบระเบิด (ต้องเกิน 2.25 ×การออกแบบความดัน) และการตรวจจับข้อบกพร่องอัลตราโซนิก
พื้นผิว การรักษา : การเคลือบป้องกันและฉลากความปลอดภัย (เช่นแรงดันสูงสุด, อายุการใช้งาน)
ของเส้นใย การกระจายความเครียด : การเบี่ยงเบนมุมอาจทำให้เกิดความเข้มข้นของความเครียดในท้องถิ่นและความล้มเหลวก่อนวัยอันควร
การรักษา ข้อบกพร่อง : การบ่มเรซินที่ไม่สมบูรณ์สามารถสร้างฟองหรือการปนเปื้อนซึ่งต้องใช้การตรวจสอบรังสีเอกซ์เพื่อกำจัดข้อบกพร่อง
วัฏจักร ชีวิต การตรวจสอบความถูกต้องของ : โพสต์ 10,000 วัฏจักรการเติมท่อจำลองการขยายปริมาตรจะต้องยังคงอยู่ ＜5%
อุตสาหกรรม การจัดเก็บก๊าซ : ไนโตรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูงสำหรับการผลิตเซมิคอนดักเตอร์; อาร์กอนสำหรับการเชื่อมลดอันตรายจากการทำงาน
ทางการแพทย์ ระบบออกซิเจน : กระบอกสูบน้ำหนักเบา (3–5 กก.) การพกพาที่ดีขึ้นในระหว่างการขนส่งผู้ป่วย COVID-19
ไฮโดรเจน ยานพาหนะเซลล์เชื้อเพลิง : Toyota Mirai ประเภท IV 70 MPa คาร์บอนไฟเบอร์ถังเปิดใช้งาน 650 กม.
การบินและอวกาศ : SpaceX ใช้กระบอกสูบฮีเลียมคอมโพสิตสำหรับแรงดันน้ำมันเชื้อเพลิงจรวด
การดับเพลิง : เครื่องช่วยหายใจด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ในตัว (SCBA) ลดน้ำหนักจาก 8 กิโลกรัมเป็น 4 กิโลกรัมเพิ่มความคล่องตัว
การดำน้ำ และกลางแจ้ง : กระบอกสูบดำน้ำคอมโพสิตลดการลอยตัวเชิงลบ 3 กิโลกรัมการอนุรักษ์พลังงานนักดำน้ำ
น้ำหนักเบา : กระบอกคาร์บอนไฟเบอร์ 9L/300BAR มีน้ำหนัก 8 กิโลกรัมเทียบกับ 25 กิโลกรัมสำหรับเหล็ก
ความปลอดภัย : การกระจายตัวของเส้นใยชั้นที่ควบคุมในระหว่างความล้มเหลวช่วยลดความเสี่ยงของกระสุนโลหะ
การกัดกร่อน resist ความต้านทาน : ทนต่อน้ำทะเล H2S และสารเคมีโดยไม่ต้องเคลือบ
สูง ราคา : ~ $ 1,500 ต่อกระบอกคาร์บอนไฟเบอร์ (3–5 ×ราคาแพงกว่าเหล็ก)
อุณหภูมิ ความไวของ : เรซินอ่อนกว่า 80 ° C; เส้นใยมีอุณหภูมิต่ำกว่า -40 ° C
ในการรีไซเคิล ความยากลำบาก : เรซินเทอร์โมเซ็ทไม่สามารถ remelted; การรีไซเคิลในปัจจุบันเกี่ยวข้องกับการบดสำหรับฟิลเลอร์การก่อสร้าง
ISO 11119-3 : ควบคุมการออกแบบและทดสอบกระบอกสูบประเภท IV
DOT -SP 14717 : สั่งการให้พลังงานไฮโดรเจนของสหรัฐทุก ๆ 5 ปีผ่านการทดสอบแบบไฮโดรสแตติก
แรงดัน ขีด จำกัด : การเติมเต็ม (เช่น 350BAR ในกระบอกสูบ 300BAR) ทำให้เกิด microcracks
การจัดเก็บ : หลีกเลี่ยงแสงแดดโดยตรง รักษาอุณหภูมิระหว่าง -40 ° C และ 60 ° C
ความเสียหาย การควบคุม : รอยขีดข่วนลึกกว่า 0.5 มม. ต้องมีการตรวจสอบทันที
ต่ำ fibers เส้นใยราคา : คาร์บอนไฟเบอร์ของฮยอนซุงลดต้นทุนลง 30%
อัจฉริยะ กระบอกสูบ : เซ็นเซอร์ที่เปิดใช้งาน IoT ตรวจสอบความดัน/อุณหภูมิ/ความเครียดผ่านบลูทู ธ
ไฮโดรเจน เศรษฐกิจ : ตลาดถังไฮโดรเจนทั่วโลกเพื่อขยายจาก 1.5B (2023) ถึง 1.5B (2023) TO8B ภายในปี 2573 (24% CAGR)
ทางการแพทย์ การพกพา : การบำบัดด้วยออกซิเจนในบ้านขับเคลื่อนการเติบโต 12% ต่อปีในกระบอกสูบขนาดกะทัดรัด
ถังก๊าซคอมโพสิตเอาชนะน้ำหนักความปลอดภัยและข้อ จำกัด ความทนทานของกระบอกโลหะแบบดั้งเดิมซึ่งพิสูจน์ได้ว่ามีความสำคัญสำหรับการจัดเก็บไฮโดรเจนการตอบสนองฉุกเฉินและการบินและอวกาศ แม้จะมีค่าใช้จ่ายและอุปสรรคในการรีไซเคิลการพัฒนาในการผลิตไฟเบอร์ (เช่นความคิดริเริ่มของการแปลคาร์บอนไฟเบอร์ 'ของจีน) และคอมโพสิตเทอร์โมพลาสติกวางกระบอกสูบเหล่านี้เป็นรากฐานสำคัญของโครงสร้างพื้นฐานพลังงานที่ยั่งยืน
