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“氫”新守護(hù),安全暢行

化工事業(yè)部 2024-07-10

 

元素的巧妙組合成就五彩斑斕的大千世界,也讓人類生活變得豐富多彩。中國(guó)中化不斷創(chuàng)新創(chuàng)造,讓生活充滿無(wú)限可能,讓人類共享更多美好。特別是在關(guān)系國(guó)計(jì)民生、技術(shù)含量高的領(lǐng)域,中國(guó)中化不斷努力推出優(yōu)質(zhì)好產(chǎn)品,滿足人們“衣食住行用”等各方面的生活需求,為經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展和改善民生貢獻(xiàn)力量

隨著各項(xiàng)氫能政策的出臺(tái),中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展正步入快車道。氫燃料電池汽車憑借零排放、無(wú)污染、高效能等優(yōu)點(diǎn),正迎來(lái)產(chǎn)業(yè)爆發(fā)前夜。然而,氫燃料電池汽車要實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模商用,仍有諸多瓶頸需要突破,比如氫氣安全貯存和運(yùn)輸?shù)入y題。而化工新材料在這些關(guān)鍵問(wèn)題上可以大顯身手。

中化國(guó)際針對(duì)車輛的“氫儲(chǔ)運(yùn)”難題,特別推出高性能環(huán)氧樹脂解決方案。該方案應(yīng)用于高壓儲(chǔ)氫氣瓶復(fù)合材料,以提高車輛儲(chǔ)氫系統(tǒng)的安全可靠性,為“氫”車上路保駕護(hù)航。

高壓儲(chǔ)氫氣瓶 氫燃料電池車核心部件之一

氫氣可通過(guò)高壓氣態(tài)、低溫液體、固體和有機(jī)液體等形式儲(chǔ)存。其中,高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫因容器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壓縮氫氣制備能耗低、充裝和排放速度快等優(yōu)點(diǎn)而成為首選儲(chǔ)氫模式。因此,作為關(guān)乎車輛續(xù)航里程和安全性能的核心部件之一,高壓儲(chǔ)氫氣瓶得以在氫燃料電池汽車的儲(chǔ)氫系統(tǒng)上大規(guī)模應(yīng)用。

高壓儲(chǔ)氫氣瓶主要分為四個(gè)類型:全金屬(Ⅰ型)、金屬內(nèi)膽復(fù)合材料環(huán)向纏繞(Ⅱ型)、金屬內(nèi)膽復(fù)合材料全纏繞(Ⅲ型)、非金屬內(nèi)膽復(fù)合材料全纏繞(Ⅳ型)。其中,Ⅰ型和Ⅱ型重容比大,難以滿足氫燃料電池汽車的儲(chǔ)氫密度要求。Ⅲ型和Ⅳ型因采用復(fù)合材料全纏繞結(jié)構(gòu),具有重容比小、單位質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度高等優(yōu)點(diǎn),成為目前的主流應(yīng)用類型。

結(jié)構(gòu)方面,Ⅲ型和Ⅳ型復(fù)合材料儲(chǔ)氫氣瓶主要由內(nèi)膽、中間層、外保護(hù)層以及密封結(jié)構(gòu)組成。中間層通常采用碳纖維/樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料,外保護(hù)層則通常采用玻璃纖維/樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料。

環(huán)氧樹脂新產(chǎn)品 為儲(chǔ)氫氣瓶性能提升帶來(lái)新可能

由于高壓儲(chǔ)氫氣瓶長(zhǎng)期處于充氣放氣的使用環(huán)境中,復(fù)合材料的樹脂基體容易疲勞致?lián)p,這就要求樹脂基體具有良好的力學(xué)強(qiáng)度和韌性。同時(shí),隨著高壓儲(chǔ)氫氣瓶的公稱工作壓力標(biāo)準(zhǔn)的不斷提升,需要碳纖維復(fù)合材料具備更優(yōu)性能,這也對(duì)樹脂基體的性能提出了更高要求。

目前,高壓儲(chǔ)氫氣瓶復(fù)合材料的樹脂基體主要采用環(huán)氧樹脂。為了進(jìn)一步提高高壓儲(chǔ)氫氣瓶復(fù)合材料的性能,中化國(guó)際以普通環(huán)氧樹脂為基礎(chǔ),經(jīng)過(guò)不斷創(chuàng)新優(yōu)化,成功開發(fā)了兩款纖維纏繞用環(huán)氧樹脂配方料新產(chǎn)品——9821A/B和9824A/B,分別適用于Ⅲ型儲(chǔ)氫氣瓶和Ⅳ型儲(chǔ)氫氣瓶。

這兩款新產(chǎn)品具有優(yōu)異的工藝成型性、力學(xué)強(qiáng)度、韌性、耐熱性等特點(diǎn),可在延長(zhǎng)高壓儲(chǔ)氫氣瓶使用壽命的同時(shí),進(jìn)一步提高其安全穩(wěn)定性。目前,兩款新產(chǎn)品的各項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)均已達(dá)到業(yè)內(nèi)先進(jìn)水平,并得到了重點(diǎn)儲(chǔ)氫氣瓶制造商的認(rèn)可。

較低粘度和較長(zhǎng)適應(yīng)期  優(yōu)化復(fù)合材料工藝成型

對(duì)于車載儲(chǔ)氫氣瓶用復(fù)合材料而言,樹脂基體的粘度、適用期是兩項(xiàng)重要的工藝成型指標(biāo)。

中化國(guó)際環(huán)氧樹脂新產(chǎn)品具有較低的粘度,浸潤(rùn)性良好,易于進(jìn)入碳纖維、玻璃纖維等纖維間隙,降低工藝成型難度。粘度較低還有利于樹脂排出氣泡,避免樹脂固化后在復(fù)合材料表面形成氣泡、內(nèi)部形成孔隙等缺陷。

樹脂基體的適用期是指雙組分或多組分環(huán)氧樹脂混合后的可使用時(shí)間。目前,高壓儲(chǔ)氫氣瓶復(fù)合材料厚度一般在20-30毫米之間,工藝成型所需時(shí)間較長(zhǎng),這就需要樹脂有更長(zhǎng)的適用期,以保障產(chǎn)品成型效果更好。中化國(guó)際環(huán)氧樹脂新產(chǎn)品具有較長(zhǎng)適用期,可保證樹脂在纏繞成型過(guò)程中擁有足夠的操作時(shí)間,與碳纖維、玻璃纖維充分浸潤(rùn)混合,更有利于復(fù)合材料工藝成型,形成良好的纖維/界面穩(wěn)定性,提升復(fù)合材料性能。

優(yōu)異的力學(xué)性能和高韌性 提高儲(chǔ)氫氣瓶結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性

在高壓儲(chǔ)氫氣瓶使用過(guò)程中,伴隨氫氣的反復(fù)充裝和消耗,復(fù)合材料界面處的壓力差,易導(dǎo)致材料屈服起泡和界面撕裂。

中化國(guó)際環(huán)氧樹脂新產(chǎn)品具有較強(qiáng)的內(nèi)聚力和致密的分子結(jié)構(gòu),通過(guò)固化反應(yīng)可與碳纖維、玻璃纖維形成高強(qiáng)度、剛度的復(fù)合材料層,進(jìn)一步提高壓儲(chǔ)氫氣瓶主體強(qiáng)度,有助于氣瓶在高壓環(huán)境下保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。同時(shí),新產(chǎn)品具有較高的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和彎曲強(qiáng)度,韌性突出,可有效降低氣瓶開裂、爆破的風(fēng)險(xiǎn)。

出色的耐熱性  保障儲(chǔ)氫氣瓶的安全穩(wěn)定性

氫氣是一種易燃?xì)怏w,在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中,必須確保儲(chǔ)氫氣瓶的安全穩(wěn)定,防止因高溫引發(fā)氫氣泄漏或爆炸。

中化國(guó)際環(huán)氧樹脂新產(chǎn)品因其獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)和固化后的高分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),具有出色的耐熱性能,即使車輛行駛中有溫度變化,也可保持材料結(jié)構(gòu)和性能的穩(wěn)定性,避免因高溫導(dǎo)致高壓儲(chǔ)氫氣瓶復(fù)合材料軟化、膨脹或破裂,保障氫燃料的安全儲(chǔ)存和運(yùn)輸。

“氫”風(fēng)徐來(lái),逐綠而行。中化國(guó)際聚焦化工新材料,以客戶需求為導(dǎo)向加速技術(shù)創(chuàng)新迭代,不斷推動(dòng)汽車行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型,讓您暢享美好“氫”松生活。

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