[發(fā)明專(zhuān)利]一種預(yù)浸帶纏繞塑料內(nèi)膽的高壓儲(chǔ)氫氣瓶及其制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811247060.8
• 申請(qǐng)日: 2018-10-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111102465A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫盛康;黃翔宇;黃勝德;辛美音;張紅衛(wèi);沈海娟;李靜;蔡鶯鶯;鄧文彬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F17C1/08
• 分類(lèi)號(hào): F17C1/08
• 代理公司: 上海恒慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

本發(fā)明提供了一種預(yù)浸帶纏繞塑料內(nèi)膽的高壓儲(chǔ)氫氣瓶及其制造方法。所述氣瓶其組成結(jié)構(gòu)從內(nèi)向外依次為內(nèi)膽、碳纖維預(yù)浸帶纏繞層、隔離膜和玻璃纖維纏繞層。制造方法包括如下步驟：a)內(nèi)膽制造；b)內(nèi)膽表面處理；c)碳纖維預(yù)浸帶纏繞；d)隔離膜包覆；e)玻璃纖維濕法纏繞和f)固化。采用本發(fā)明提供的方法制造的高壓儲(chǔ)氫氣瓶，具有如下優(yōu)點(diǎn)：1)纏繞效率提高，纏繞軌跡穩(wěn)定；2)成品氣瓶質(zhì)量波動(dòng)??；3)外層的玻纖濕法纏繞所用樹(shù)脂與內(nèi)層的碳纖維預(yù)浸帶相隔離，避免了兩者互相影響；4)通過(guò)在中間鋪放隔離薄膜，進(jìn)一步降低了氫氣的泄漏率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高壓氫氣的移動(dòng)存儲(chǔ)領(lǐng)域，具體涉及一種車(chē)用IV高壓儲(chǔ)氫氣瓶及其制造方法。

背景技術(shù)

由于汽車(chē)排放及汽車(chē)能耗等問(wèn)題受到越來(lái)越多的關(guān)注，新能源汽車(chē)將是未來(lái)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。隨著技術(shù)的發(fā)展，新型燃料電池汽車(chē)-FCV(Fuel cell vehicles)以其續(xù)航里程長(zhǎng)、加氫迅速等優(yōu)點(diǎn)逐步受到市場(chǎng)的認(rèn)可。FCV將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，提供行駛所需的能量，主要的燃料類(lèi)型為氫。目前70MPa高壓儲(chǔ)氫氣瓶是FCV最主要的一種儲(chǔ)氫方式，它可以在2～5min內(nèi)快速完成加氫，一次加氫可行駛600Km以上，氣瓶使用年限高于15年。

由于鋁內(nèi)膽無(wú)法同時(shí)滿(mǎn)足疲勞強(qiáng)度及單位質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度的要求，國(guó)際上普遍使用IV瓶，即將塑料材質(zhì)作為氣瓶?jī)?nèi)膽。但塑料內(nèi)膽最大的問(wèn)題為存在一定的氫氣泄漏率。眾所周知，氫氣泄漏率與隔絕層材料的自身特性、隔絕層厚度、壓差等因素有關(guān)。因透過(guò)氣瓶?jī)?nèi)膽后氫氣壓力大大降低，可以考慮利用在外層纏繞纖維時(shí)增加一層或數(shù)層隔離層以提高氣瓶對(duì)氫氣的阻隔率。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)效率高，對(duì)氫氣阻隔效果好，單位質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度高的預(yù)浸帶纏繞塑料內(nèi)膽的高壓儲(chǔ)氫氣瓶及其制造方法。

以下是本發(fā)明的具體技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種預(yù)浸帶纏繞塑料內(nèi)膽的高壓儲(chǔ)氫氣瓶的制造方法，包括以下步驟：

a)內(nèi)膽制造：采用高密度聚乙烯(HDPE)或改性尼龍6(改性PA6)以吹塑方式制造內(nèi)膽；使用吹塑工藝，批量生產(chǎn)時(shí)內(nèi)膽質(zhì)量穩(wěn)定；使用HDPE或改性PA6均可獲得較好的低溫條件下抗沖擊性能，而改性PA6較HDPE對(duì)氫氣有更高的阻隔性能；

b)內(nèi)膽表面處理：采用等離子處理，并在處理后的表面均勻涂上樹(shù)脂，樹(shù)脂體系為潛伏性環(huán)氧樹(shù)脂體系，涂層厚度0.1～0.2mm；等離子處理可使內(nèi)膽表面與樹(shù)脂有較好的粘結(jié)性能；

c)碳纖維預(yù)浸帶纏繞：以碳纖維預(yù)浸帶樹(shù)脂為原料，以干法方式纏繞于內(nèi)膽表面；所述的預(yù)浸帶樹(shù)脂含量中心值為20～30％，預(yù)浸帶樹(shù)脂Tg范圍為85～120℃；

d)隔離膜包覆：將隔離膜緊密貼服于預(yù)浸帶表面，纏繞1～4層；隔離膜主體為PVA，或EVOH，或采用高阻隔樹(shù)脂通過(guò)擠出復(fù)合制得的高阻隔膜；

e)玻璃纖維濕法纏繞：將普通玻璃纖維以濕法纏繞方式纏繞在隔離膜上；

f)固化：將纏繞預(yù)浸帶及玻璃纖維的氣瓶放入固化爐，邊旋轉(zhuǎn)邊固化，固化溫度為80～120℃，固化時(shí)間2～6小時(shí)。

優(yōu)選地，步驟c)中所述的碳纖維預(yù)浸帶為改性的環(huán)氧樹(shù)脂體系的熱熔絲束預(yù)浸帶。

優(yōu)選地，步驟d)中所述的采用高阻隔樹(shù)脂通過(guò)擠出復(fù)合制得的高阻隔膜為尼龍/EVOH高阻隔膜。