[發明專利]燃料氣體罐及其制造方法

有效

• 申請號: 201510065121.9
• 申請日: 2015-02-06
• 公開（公告）號: CN104948902B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 鄭在旱
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社
• 主分類號: F17C1/04
• 分類號: F17C1/04;F17C13/00
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳;張微

本發明涉及一種燃料氣體存儲罐及其制造方法，其中燃料氣體存儲罐包括：形成罐殼體的復合材料；以及布置在復合材料內部的襯里，其中金屬線圈一體地形成在襯里內部，以增大襯里在周向和徑向上的剛度。此外，用于制造燃料氣體存儲罐的方法，包括以下步驟：利用注塑或擠壓模具，使裝備有金屬線圈的金屬線圈一體化襯里成型；以及利用繞絲裝置，將復合材料長絲纏繞到金屬線圈一體化襯里的表面上。

技術領域

本發明涉及一種燃料氣體存儲罐及其制造方法，更具體涉及一種可安全存儲高壓氣態燃料的罐及其制造方法。

背景技術

一般地，在諸如燃料電池車和壓縮天然氣車輛等可選的燃料氣體車輛中，存儲系統的構造基于燃料氣體的存儲方法而有所不同。目前，車輛制造商在考慮成本、重量以及存儲方法簡便性的同時，還關注壓縮氣體的存儲方法。然而，由于氣態燃料具有低能量存儲密度，因此可能需要增大存儲量或存儲壓力，來增加車輛的行駛距離。由于車輛中的氣體存儲系統安裝空間有限，因此存儲罐的尺寸也會受到限制，因此需要安全地存儲更高壓力的氣體。

為了使燃料氣體存儲罐的復合罐承受由壓縮氣體帶來的內壓，利用具有高比強度和高比剛度的纖維加強復合材料來加固外層，并且將用來保持氣密性的襯里布置在復合層內部。此外，燃料氣體存儲罐的形式根據襯里的材料而變化，并且被分成具有由諸如鋁等金屬制成的襯里的類型，和具有高密度聚合物襯里的類型，等等。具體地，當襯里由金屬制成時，雖然襯里具有較高的安全屬性，但是價格比較昂貴，并且具有較低的耐疲勞特性。

圖5示出具有高密度聚合物襯里的傳統燃料氣體存儲罐，附圖標記100指代復合材料，附圖標記110指代聚合物襯里。當襯里為高密度聚合物襯里時，價格相對便宜且耐疲勞特性優異，但是存在氫的耐滲透性能降低等安全問題(例如，聚合物襯里并不能完全防止氫滲透到襯里中)。

具體地，如圖5所示，傳送氣體可停留在聚合物襯里110和復合材料100的界面處，并且在罐壓下降時，氣體會使復合材料層和聚合物襯里層分離。此外，氣體可通過復合材料中的流動路徑而泄漏到罐的外部。此外，停留在界面處的傳送氣體會使聚合物襯里110沿向內方向變形，并使聚合物襯里彎曲，如圖6所示。

在該背景部分公開的上述信息僅用于增強對本發明背景的理解，因此可包含并不構成本國本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。

發明內容

本發明提供一種燃料氣體存儲罐及其制造方法，其中通過利用在聚合物襯里本體部的注塑/擠壓成型過程中與金屬線圈一體形成而在襯里的周向和徑向上具有增強剛度的燃料氣體存儲罐，可以防止復合材料與聚合物襯里分離，并且可防止因滲透的燃料氣體的壓力而導致聚合物襯里彎曲。

此外，本發明提供一種燃料氣體存儲罐及其制造方法，其可消除因氣體的瞬間釋放而引起的爆炸聲，例如能夠利用諸如復合材料和聚合物襯里之間的氣體擴散層等多孔層暫時存儲滲透的氣體，利用多孔層中的氣泡來去除和釋放滲透的氣體。

燃料氣體存儲罐可包括形成罐殼體的復合材料以及布置在復合材料內部(under)的襯里，其中襯里具有金屬線圈一體形成在襯里內部的結構，該結構可增大襯里在周向和徑向上的剛度。因此，燃料氣體存儲罐可通過嵌入的金屬線圈一體化結構，來增大襯里在周向和徑向上的剛度。

具體地，可以在襯里注塑成型時，將與襯里一體形成的金屬線圈一體地成型或插入，并且在那時與襯里一體成型的金屬線圈可形成到襯里的本體部上。此外，燃料氣體存儲罐還可包括形成在復合材料和襯里之間的氣體擴散層，以允許氣體在擴散和移動時被釋放到外部。