創(chuàng)新密集輕量化設(shè)計(jì)的車載儲(chǔ)氫罐

未來，如何保證在氫氣生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、配送過程中的安全、高效存儲(chǔ)是氫發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。由于氫氣密度非常低，為了保證實(shí)際應(yīng)用時(shí)的能量密度，必須將其存儲(chǔ)在35～70MPa的壓力系統(tǒng)中。介紹了氫燃料迅速發(fā)展的現(xiàn)狀，但由于其壓縮成本太高，限制了其作為新能源在燃料電池汽車上的商業(yè)化使用，因?yàn)楝F(xiàn)有的車載儲(chǔ)氣技術(shù)使汽車的行駛里程只能達(dá)到500km。

介紹了西弗吉尼亞大學(xué)開發(fā)的成本低、質(zhì)量輕、安全、耐用、能量密度高的車載壓縮氫氣存儲(chǔ)系統(tǒng)。該系統(tǒng)用6061-鋁襯管與碳纖維復(fù)合制成的圓筒形儲(chǔ)罐進(jìn)行儲(chǔ)氣，對(duì)該儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)及工作性能進(jìn)行了三維有限元分析，結(jié)果表明：①通過改變存儲(chǔ)罐的幾何形狀（設(shè)計(jì)成不同厚度的球面）可以降低壓力，從而提高存儲(chǔ)罐的氫氣存儲(chǔ)量，提高能量密度；②與柱形設(shè)計(jì)相比，球面設(shè)計(jì)為了達(dá)到一個(gè)特定的安全系數(shù)，需要降低內(nèi)部壓力，壓力減少將降低球面設(shè)計(jì)的厚度，而使用高性能材料如碳纖維可以降低存儲(chǔ)系統(tǒng)因厚度減少而增加的成本；③采用變尺寸球面設(shè)計(jì)的儲(chǔ)罐，可以為車架、底盤和貨物提供更多的空間；④鋁襯套不適合輕量級(jí)儲(chǔ)氫罐的設(shè)計(jì)需要，因?yàn)槠鋬?nèi)壁表面不能承受高強(qiáng)度壓力，因此，需要大力發(fā)展碳復(fù)合襯套，并不斷提高其抗壓性能。

GergisW.Williametal. SAE 2012-01-2061.

編譯：張利丹