[發明專利]具有納米多孔透氣層的氫氣儲罐

有效

• 申請號: 202011229827.1
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112780941B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: M·貝克納;J·R·薩爾瓦多;A·M·戴利
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: F17C1/04
• 分類號: F17C1/04;F17C1/00;F17C3/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張琦璐;楊思捷

本發明公開了具有納米多孔透氣層的氫氣儲罐。提供了氣體儲罐。該儲罐包括限定了內部隔室的內襯；連接到該內襯上的凸起部；覆蓋凸起部的一部分和內襯的夾層，該夾層是非熱解的，并包含互連網絡和直徑大于氫氣分子的直徑且小于或等于大約2 nm的孔隙；和包含碳纖維增強復合材料的外殼，該外殼覆蓋除了與凸起部接觸的夾層末端之外的夾層，使得夾層末端限定暴露于外部環境的夾層環。該儲罐構造成使得當氣體穿過內襯擴散至夾層時，該夾層將氣體從暴露的夾層環導出。還提供了制造該儲罐的方法。

技術領域

本發明涉及氣體儲罐，更具體而言，涉及具有納米多孔透氣層的氫氣儲罐。

背景技術

本章節提供與本公開相關的背景信息，其不一定是現有技術。

氫動力車輛通過在內燃機中燃燒氫氣或通過在使電動機運行的氫燃料電池中使氫氣與氧氣反應來由氫氣產生機械能。無論氫動力車輛是通過燃燒還是采用燃料電池來產生能量，氫氣都必須儲存在儲罐中。

用于氫氣的IV型儲罐包括限定了內部儲存隔室的內部聚合物內襯和外部殼。當儲罐充滿時，由氫氣提供的高內部壓力將內襯向外壓向外殼，使得壓力將內襯推向外殼。但是，當壓力因放出燃料而降低時，并且因為氫氣分子（H₂）非常小——直徑為大約2.5 ?（0.25 nm），氫氣分子可以擴散穿過內襯并被截留在內襯與外殼之間。隨著更大量的氫氣擴散穿過內襯，在內襯與外殼之間形成了充滿氫氣的空間，這導致與該空間相鄰的一部分內襯向內屈曲和彎曲。因此，期望改進的IV型儲罐，其防止或盡量減少由內襯與外殼之間的氣穴形成所導致的彎曲。

發明內容

本章節提供了本公開的總體概述，而不是其全部范圍或其全部特征的全面公開。

在各個方面，本技術提供了一種氣體儲罐，該儲罐包括具有第一末端部分、中心主體部分和與第一末端部分相對的第二末端部分的內襯，該內襯限定了內部隔室；連接到該內襯的第一末端部分上的凸起部；夾層，所述夾層圍繞內襯和凸起部設置，使得夾層從凸起部的暴露外表面處的第一夾層末端、圍繞內襯的中心主體部分、并且圍繞內襯的第二末端部分的至少一部分延伸至與第一夾層末端相對的第二夾層末端；和外殼，所述外殼覆蓋除了第一夾層末端和任選第二夾層末端之外的基本全部夾層，使得第一夾層末端和任選第二夾層末端暴露于外部環境，其中該儲罐構造成使得當氣體穿過內襯擴散至夾層時，該夾層將氣體從夾層的第一夾層末端導出至外部環境。

在一方面，該內襯包含密度為大于或等于大約900 kg/m³至小于或等于大約1200kg/m³的聚合物。

在一方面，該聚合物包括聚酰胺、聚乙烯、乙烯-乙烯醇、聚四氟乙烯或其組合。

在一方面，該夾層具有互連網絡，所述互連網絡包含平均直徑為大于或等于大約500 pm至小于或等于大約2 nm且孔隙率為大于或等于大約15%至小于或等于大約85%的孔隙。

在一方面，該互連網絡具有夾層材料，所述夾層材料包括碳、二氧化硅、聚合物、金屬-有機骨架材料或其組合。

在一方面，該互連網絡進一步包含粘合劑。

在一方面，該粘合劑包括苯乙烯-丁二烯橡膠、纖維素、聚乙烯基吡咯烷酮、聚偏二氟乙烯、全氟丁基乙烯、全氟丁基乙烯基醚、三氟乙烯、六氟丙烯、六氟異丁烯、五氟丙烯、具有磺基琥珀酸的聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚環氧乙烷、聚酰胺、聚碳酸亞丙酯、聚碳酸亞乙酯、聚碳酸(亞環己基亞丙基)酯、碳酸亞丁酯或其組合。

在一方面，該外殼包含碳纖維增強復合材料。

在一方面，暴露于外部環境的第一夾層末端限定了圍繞凸起部設置的夾層環，該夾層環的厚度為大于或等于大約0.1 mm至小于或等于大約2 mm。