[發明專利]一種鋁、鋼復合層儲氫罐及其為芯的纖維纏繞增強儲氫瓶

在審

• 申請號: 201910508466.5
• 申請日: 2019-06-13
• 公開（公告）號: CN110173619A
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 楊清萍
• 申請（專利權）人: 楊清萍
• 主分類號: F17C1/06
• 分類號: F17C1/06;F17C13/00;F17C13/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開“一種鋁、鋼復合層儲氫罐及其為芯的纖維纏繞增強儲氫瓶”。本發明的儲氫罐內層采用具有一定壁厚的筒狀鋁合金構成，其兩端為連續連接的半球形殼體，園筒的中軸線與球面相交的兩端，設置有園柱形管接頭與球面園滑過渡為一體，管接頭的內孔加工有標準內螺紋，鋁合金內層外表面緊密并連續貼覆一層具有一定厚度的鋼材，鋼材層為儲氫罐的主承壓層，鋁內襯可防止容器儲氫時發生的鋼材氫脆，更進一步以鋁、鋼復合層儲氫罐為芯，外表面全纏繞纖維增強復合材料，可使本發明的儲氫罐承壓上限大于1000 MPa，且鋁、鋼復合層儲氫罐及其為芯的纖維纏繞增強儲氫瓶加工容易，適合大批量生產，本發明無疑將為氫能經濟的到來起到促進作用。

技術領域

本發明涉及壓力容器領域、尤其涉及移動式高壓氫氣儲存技術領域。。

背景技術

隨著傳統化石能源（煤、石油、天然氣）儲量的日益減少，以及由于使用化石能源帶來的環境污染問題，直接威脅著人類的生存和發展，重視和發展可再生、環保能源，減少CO2排放已成為各國政府的共識。

氫是無污染的清潔能源，同時氫氣還是理想的能源儲存介質，當前以氫燃料電池為動力的電動車研發為世人所關注，以氫燃料電池為發電站的示范項目也已經做到單機組8MW，但是氫氣的儲存及運輸技術目前尚不夠完善，已成為上述氫燃料電池動力車、氫燃料電池發電站發展的障礙，成為氫能源經濟發展的障礙。

中國專利95223014.3提供了一種“全雙層中、低壓力容器”，用鋼材制作，是全鋼材儲氫容器，因氫原子是已知元素中的最小原子，在高壓工作狀態下，氫原子易通過鋼材晶格間隙進入鋼材內部，聚集在鋼材內部的裂紋缺陷中，在裂紋缺陷中氫濃度增大則容易破壞鋼材的晶格結構，使鋼材裂紋擴大，產生氫脆現象，則鋼材強度降低而使容器損壞。

中國專利200410017546.4提供了“50升碳纖維全纏繞增強鋁內襯儲氫復合氣瓶”，該技術數據；容積50升、承壓35MPa，其容積50升偏小，容積小不適合用做氫氣長途運輸的儲氣罐，及氫氣加注站的固定式儲氫罐；承壓35MP也與國際上現已公知的車載移動式儲氫罐承壓70MPa技術差距大，影響氫動力車一次加注氫氣后的續航能力。

發明內容

本發明的目的是針對上述已公知技術缺陷，提供一種具有安全承壓、儲氫能力高的儲氫罐、或車載式儲氫瓶”。

為實現上述目的，本發明儲氫罐內層采用具有一定壁厚的筒狀鋁合金構成，其兩端為連續連接的半球形殼體，園筒的中軸線與球面相交的兩端，設置有園柱形管接頭與球面園滑過渡為一體，管接頭的內孔加工有標準內螺紋，鋁合金內層外表面緊密并連續貼覆一層具有一定厚度的鋼材，鋼材貼覆層包括園筒形、半球形、管接頭處的園柱形。

筒狀鋁合金層的主要作用是在儲氫時隔絕氫氣與鋼材的接觸，避免鋼材的氫脆發生，鋁合金層的厚度可以選用已知技術t1=3.4mm。筒狀鋁合金層緊密外覆的鋼材層是儲氫罐的主要承壓結構層，當儲氫罐的容積及最高承壓上限確定以后，選用適宜的鋼種，而覆鋼層的厚度t2的具體數值可以通過已公知技術計算得到。

進一步為提高儲氫罐的安全使用系數及重復使用次數，以上述鋁、鋼復合層儲氫罐為芯模，外部全纏繞“纖維與樹脂構成的增強復合材料”，其纏繞層厚度t3在纏繞結構層中始終保持一致，t3的數值也可以通過已公知技術計算(計算時應當首先確定纏繞儲氫罐的容積及最高承壓上限)得到。

進一步為了增強儲氫罐的使用可靠性，了解儲氫容器使用過程中的參數變化（容器的尺寸、工作溫度、受力時材料的應變量），在所述鋁、鋼復合層儲氫罐的外表面（即鋼材層外表面）設置有貼片式壓力應變傳感器及貼片式溫度傳感器，傳感器的電引線在纖維與樹脂構成的增強復合材料纏繞時，引出于纏繞層之外。

上述增強復合材料中的纖維采用玻璃纖維、或芳綸纖維、或碳纖維，所述增強復合材料中的樹脂為環氧樹脂、或增強環氧樹脂、或乙烯熱固性塑料、或聚脂、或聚乙烯、或聚先胺熱塑性樹脂。

附圖說明