2021年12月，東麗先進(jìn)復(fù)合材料公司宣布成立荷蘭LH2（液態(tài)氫）復(fù)合材料儲(chǔ)罐聯(lián)盟，旨在為民航開發(fā)長壽命、全熱塑性復(fù)合材料LH2儲(chǔ)罐。
荷蘭航空航天中心高級復(fù)合材料科學(xué)家Henri de Vries表示：“我們已經(jīng)建立了額外的裝備，用于在20開爾文溫度下測試復(fù)合材料。我們在忙著測試材料，以測量它們是否能夠抵抗微裂紋和H2通過層壓板的滲透。我們在Ariane 6運(yùn)載火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力框架的工作中有經(jīng)驗(yàn)，但當(dāng)時(shí)的溫度更高，接近80開爾文。盡管我們在測試熱固性材料，但這主要是為了建立一個(gè)基準(zhǔn)對比材料。相反，我們專注于熱塑性塑料，這也是TAC的專長，因?yàn)槲覀円呀?jīng)看到了聚芳基醚酮等半結(jié)晶聚合物在極低溫下的有趣性能?！?/strong>
在IV型壓縮氣體氫氣儲(chǔ)罐中，碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂纏繞在未增強(qiáng)尼龍或高密度聚乙烯里襯上作為滲透屏障。如何在復(fù)合材料LH2儲(chǔ)罐演示器中實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)？“復(fù)合材料本身并沒有那么糟糕，”Vries說?！拔覀円呀?jīng)有一個(gè)樣品在-269°C的液氦中經(jīng)受住了熱循環(huán)。這需要進(jìn)一步的測試，但很難在幾個(gè)月內(nèi)完成20年壽命的測試?！?/p>
英國ASCEND項(xiàng)目也正在建立類似的能力，該項(xiàng)目“致力于為飛機(jī)原始設(shè)備制造商提供潛在的解決方案，以生產(chǎn)更高速率、更復(fù)合材料密集型的飛機(jī)部件?！碧貏e是主題4：電氣化和多功能，提到“這些工作包將引入集成的多功能機(jī)身結(jié)構(gòu)，包括合作伙伴Hive Composites開發(fā)的基于納米材料的除冰系統(tǒng)、復(fù)合材料面板中的集成電線以及用于未來零排放、凈零飛機(jī)的V型低溫氫儲(chǔ)罐的材料概念。在儲(chǔ)罐工作包中，目標(biāo)包括探索適用于低溫復(fù)合材料的全球供應(yīng)鏈，同時(shí)在英國開發(fā)測試能力，以在試片級別驗(yàn)證低溫性能，并了解纖維纏繞或編織罐的制造能力?！?/p>
此外，2022年2月，由波音公司設(shè)計(jì)和制造并由NASA管理的新型大型全復(fù)合材料無襯里低溫燃料箱通過了一系列關(guān)鍵測試。這項(xiàng)測試“建立在波音在航空航天應(yīng)用中安全使用氫的廣泛經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，將為波音正在進(jìn)行的氫作為商業(yè)航空未來潛在能源途徑的研究提供信息。除了用于太空項(xiàng)目外，波音還完成了五個(gè)氫飛行演示項(xiàng)目?！?/p>
波音公司設(shè)計(jì)和制造大型全復(fù)合材料無襯里低溫燃料箱
在汽車領(lǐng)域，法國Forvia公司為實(shí)現(xiàn)清潔出行轉(zhuǎn)型的部分開發(fā)和戰(zhàn)略包括使用熱固性和熱塑性復(fù)合材料的低溫儲(chǔ)氫罐。該公司推出了由子公司Faurecia開發(fā)的低溫儲(chǔ)氫解決方案，利用了液氫LH2的更高能量密度。它提供了一種更緊湊的版本，與70MPa儲(chǔ)罐相比，能夠在減少40%的體積內(nèi)存儲(chǔ)相同數(shù)量的H2。Forvia與法國巴黎液化空氣公司合作，還以重型車輛運(yùn)輸為目標(biāo)，生產(chǎn)過冷液態(tài)氫低溫儲(chǔ)罐（最大壓力約為20巴）。
低溫壓縮氫氣由德國寶馬為汽車開發(fā)的，現(xiàn)在由Cryomomotive（德國陶夫基興）使用絕緣碳纖維增強(qiáng)聚合物儲(chǔ)罐系統(tǒng)繼續(xù)開發(fā)。一旦商業(yè)化，Cryotomotive的卡車全尺寸演示儲(chǔ)罐的直徑將在600到700毫米之間，長度將為2350到2650毫米，可在2到4個(gè)儲(chǔ)罐的系統(tǒng)配置中容納75到115公斤的CcH2氣體。”Cryotomotive聯(lián)合創(chuàng)始人Tobias Brunner博士解釋說：“我們發(fā)現(xiàn)，如果將LH2壓縮成30或40兆帕的低溫氣體，基本上可以增加其密度，我們用林德公司制造了一臺泵，結(jié)果表明我們可以生產(chǎn)30兆帕的高壓低溫氣體，密度為80克/升，而LH2的密度為65至70克/升?！?/p>
文章來源：碳纖維及復(fù)合材料技術(shù) 錢 鑫 博士、CompositesWorld
原文鏈接：https://www.compositesworld.com/news/on-the-radar-cryogenic-testing-of-composites-for-future-hydrogen-storage
原文始發(fā)于微信公眾號（艾邦復(fù)合材料網(wǎng)）：由空天領(lǐng)域逐漸拓展到汽車工業(yè)的復(fù)合材料低溫儲(chǔ)罐，選擇熱固性or熱塑性材料？