帝斯曼工程材料

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氢气能否在汽车行业掀起二氧化碳减排革命?

19 二月 2020
  • 王文勇 帝斯曼高级技术支持工程师

在所有燃料当中,氢气的单位质量能量是最高的。一公斤氢气燃烧所产生的能量可达 33.3 千瓦时,这意味着它提供的能量是传统燃料的三倍。但是由于氢的环境温度密度很低,造成了其单位体积的能量也很低。因此需要开发能够提供更高能量密度的先进存储方法。

在帝斯曼,我们一直致力于应用材料方面的专业知识,以打造安全、高效和重量极轻的IV型储氢瓶。IV型储氢技术是燃料存储的极具挑战的新一代技术,因为在固定电源、便携式电源和运输行业中,储氢技术是一种能够推动氢气和燃料电池技术发展的关键技术。我们在欧洲已经为压缩天然气 (CNG) 瓶开发出了这一技术并且成功量产,当前我们正积极推动相同材料和设计原则制成的储氢瓶,作为推动汽车氢燃料车尽快进入商业化的一个关键、核心技术。

这个由两部分构成的罐体,采用久经考验的注塑、吹塑、或者滚塑成型内胆,内胆材料由基于PA6聚酰胺的工程材料 Akulon Fuel Lock 制成,这种材料具有非常高的碳氢化合物阻隔性。可以将该罐体由 EcoPaXX 聚酰胺 410 制成的单向 (UD) 连续纤维增强热塑性预塑带中进行缠绕包覆。经过验证,这一材料组合用于压缩天然气 (CNG) 储罐非常有效,目前帝斯曼正在积极推动其在氢气瓶中的拓展应用,部分项目已经基本完成技术验证,很快进入商业化。

减轻重量是IV型氢瓶设计的关键,因为汽车每减轻 10 公斤的重量,那么在运行时,每行驶一公里将减少一克的二氧化碳排放量。 与金属相比,Akulon Fuel Lock 用作内衬可大幅减轻重量。与聚烯烃内衬相比,其氢气阻隔性提高5倍,这意味着气体会留在罐体内,避免气体向外渗透。这种内衬材料100% 可回收,并且非常安全,不会脱落。

相对于III型瓶,塑料内胆除了产品建中50%左右,同时大幅降低成本,极大提高生效率,在生产制程中也大幅降低能量消耗与环境污染,符合帝斯曼一贯倡导的持续稳定发展战略。

安全性是IV储氢瓶技术的关键,相对于铝合金的III型瓶,IV瓶由于帝斯曼Fuel lock塑料内胆在-40度甚至-60度都有较好的韧性,因此在低温极限测试仲避免了III型瓶存在的安全风险,这也是IV型瓶的价值所在。

此外,该材料经过优化,即使在极低的温度 (-60°C) 下,仍然能够保持其韧性和强度。这些性能对于 CNG 而言是非常重要的,对于工作压力更高的储氢罐则更加重要。