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氫氣箱

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配置於本田FCX平台的氫氣箱

氫氣箱(Hydrogen Tank,或稱為氫氣罐)被用來儲存氫氣[1][2][3]。2001年發表第一款四型(Type IV)氫氣箱,可儲存壓力700巴(70百萬帕斯卡;10,000磅力每平方英寸)的壓縮氫氣。首批配置四型(Type IV)氫氣箱的上路燃料電池車,包括:豐田FCHV梅賽德斯-賓士F-Cell、和通用汽車HydroGen4

低壓箱

各式各樣的應用,促使開發出各種不同的氫氣(化學式 H2)儲存方案。最近,「Hy-Can(Hydrogen-Canister)集團」[4]發表小型一公升10巴(1.0百萬帕斯卡;150磅力每平方英寸)的規格。「Horizon Fuel Cells 公司」目前正販售可重複充填的 HydroStik 產品給消費者,擁有3百萬帕斯卡(30巴;440磅力每平方英寸)和金屬氫化物的外形[5]

一型(Type I)

  • 金屬箱體(鋼/鋁)
  • 可承受最大壓力:鋁為175巴(17.5百萬帕斯卡;2,540磅力每平方英寸);鋼則為200巴(20百萬帕斯卡;2,900磅力每平方英寸).

二型(Type II)

  • 金屬箱體(鋁)附加長絲(例如:玻璃纖維/芳香聚醯胺、或碳纖維)纏繞金屬柱狀體[6]。參見「複合材料包裹壓力容器」。
  • 可承受最大壓力:鋁/玻璃纖維為 263巴(26.3百萬帕斯卡;3,810磅力每平方英寸);鋼/碳纖維或芳香聚醯胺則為299巴(29.9百萬帕斯卡;4,340磅力每平方英寸)。

三型(Type III)

  • 複合材料玻璃纖維強化塑膠/芳香聚醯胺、或碳纖維製成箱體,並附加金屬內襯(鋁或鋼)。參見「金屬基複合材料」。
  • 最大可承受壓力:鋁/玻璃纖維為305巴(30.5百萬帕斯卡;4,420磅力每平方英寸);鋁/芳香聚醯胺為438巴(43.8百萬帕斯卡;6,350磅力每平方英寸);鋁/碳纖維則為700巴(70百萬帕斯卡;10,000磅力每平方英寸)。

四型(Type IV)

  • 複合箱體,例如:碳纖維箱體附加聚合物內襯(熱塑性塑料)。參見「滾塑」和「纖維強化塑膠」。
  • 最大可承受壓力:塑膠/碳纖維為661巴(66.1百萬帕斯卡;9,590磅力每平方英寸)以上[7][8]

五型(Type V)

  • 全複合材料無內襯之箱體,「CTD(Composite Technology Development)公司」於2014/1/1已建置完成第一個原型箱體以提供測試[9][10]

箱體測試和安全考量

參照ISO/TS 15869(修訂版):

  • 爆破測試:箱體爆裂時的壓力,通常為超過二倍工作壓力以上。
  • 耐壓測試壓力:測試執行時的壓力,通常為工作壓力以上。
  • 洩漏測試、或滲透測試[11]:數值單位為 NmL/hr/L(H2洩漏量NmL/時間hr/箱體容量L)。
  • 疲勞測試:通常為數千次循環的填充/釋放。
  • 篝火測試:箱體暴露於明火。
  • 子彈測試:實彈射擊於箱體。

實際標準EC 79/2009:

  • 美國政府能源部維護一個氫氣安全實務的網站,提供許多關於箱體和配管的資料[12]。他們冷冷地觀察出:「氫氣是一種低黏度、極細微分子,因此就容易出現洩漏。」[13]

金屬氫化物儲存箱

氫化鎂

利用鎂金屬[14]儲存氫氣,是一種安全但和重量成反比的儲存技術,通常壓力需求限制於10巴(1.0百萬帕斯卡;150磅力每平方英寸)。

填充過程會產生熱,而排放過程將需要一些熱量以釋放包含於儲存材料之中的氫氣(H2),必須達到至少300 °C(572 °F) [15],才能活化這些類型的氫化物。

其他氫化物

參見「氫化鋁鈉」。

研發

  • 2008 - 日本,碳纖維樹脂複合材料(CFRP,Carbon Fiber Reinforced Plastics)預浸料之間三明治夾層的粘土基薄膜[16]

參見

參考資料

  1. ^ International hydrogen fuel and pressure vessel forum 2010 網際網路檔案館存檔,存檔日期2012-09-05.
  2. ^ R&D of large stationary hydrogen/CNG/HCNG storage vessels (PDF). [2016-01-06]. (原始內容存檔 (PDF)於2016-03-03). 
  3. ^ CNG & Hydrogen tank safety, R&D, and testing (PDF). [2016-01-06]. (原始內容存檔 (PDF)於2012-09-27). 
  4. ^ Hycan 網際網路檔案館存檔,存檔日期2011-12-06.
  5. ^ Horizon HydroStik. [2016-01-06]. (原始內容存檔於2016-01-01). 
  6. ^ Onboard storage of hydrogen-Page 2 網際網路檔案館存檔,存檔日期2006-11-27.
  7. ^ Onboard type IV vessels (PDF). [2016-01-06]. (原始內容 (PDF)存檔於2007-11-10). 
  8. ^ KCR-CAE Composite tank (PDF). [2016-01-06]. (原始內容 (PDF)存檔於2012-03-09). 
  9. ^ 存档副本. [2016-01-06]. (原始內容存檔於2015-12-08). 
  10. ^ 存档副本. [2016-01-06]. (原始內容存檔於2015-12-09). 
  11. ^ Modeling of dispersion following hydrogen permeation for safety engineering and risk assessment 網際網路檔案館存檔,存檔日期2011-07-23.
  12. ^ U.S. DOE storage safety. [2016-01-06]. (原始內容存檔於2015-02-11). 
  13. ^ U.S. DOE best safety practices hydrogen properties. [2016-01-06]. (原始內容存檔於2015-02-11). 
  14. ^ CNRS Institut Neel H2 Storage. [2016-01-06]. (原始內容存檔於2016-03-03). 
  15. ^ Storage by Mc-Phy頁面存檔備份,存於網際網路檔案館
  16. ^ Development of a Clay-Plastic Composite Material with Good Hydrogen Gas Barrier Property 網際網路檔案館存檔,存檔日期2008-08-21.

外部連結