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碳纤维复合材料对于储氢罐的应用
作者:苏州挪恩发布时间:2022-03-18浏览量: 747

随着人类社会工业化进程的不断推进,环境问题日渐凸显,传统内燃机汽车以汽油作为燃料,排放的尾气己成为主要的大气污染源。国务院发布的《中国制造2025》将新能源汽车作为将来重点研发的领域之一。而在新能源汽车中,氢燃料电池汽车(FCVs)利用质子交换膜燃料电池(PEMFC)将氢气的化学能转化为电能,由于具有无污染、效率高、零排放等优点,在国内外逐渐进入商业化。1993年,加拿大Ballard电力公司展示了一辆零排放、时速为可达72km/h、以PEMFC为动力的公交车,引发了全球性FCVs研发热潮[4]。各大汽车企业争相将燃料电池应用于汽车上,经过十几年的发展,已经基本构建了与传统汽车相差不大的FCVs平台。



早先储氢罐的材料通常选用304不锈钢或铬钼钢,但它们重量过大,不符合FCVs轻量化的要求。梅赛德斯-奔驰GLC F-Cell采用了挪威Hexagon的Ⅳ型储氢罐,一大一小两个储氢罐均布置在车辆底板和车桥之间的碰撞保护区内,并通过周围的辅助车架保护。材料采用碳纤维外壳,储氢量达到4.4kg,储氢压力采用全球标准的70MPa,仅在3 min内就能充满所需的氢燃料。


储氢罐由三层混合材料结构组成,最内层材料是塑料内胆,用于密封空气,中层是具有高抗压性的碳纤维增强塑料(CFRP),外层是具有高抗冲击性的玻璃纤维增强塑料(GFRP),以及两端耐摔耐火的环形保护层。通过改进CFRP层并减少材料用量,储氢罐的重量大幅下降。现代公司拥有自主研发的储氢罐技术,NEXO拥有三个大小相同的储氢罐,使用了一种具有优异抗渗性的新材料,该材料采用碳纤维制造,表面覆盖能长时间承受火焰的特殊涂层。