[發(fā)明專利]一種碳纖維雙層連絲結(jié)構(gòu)儲(chǔ)氫容器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110826327.4
• 申請(qǐng)日: 2021-07-21
• 公開（公告）號(hào): CN113639186B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李錫放
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吳江萬工機(jī)電設(shè)備有限公司;蘇州力致高性能纖維預(yù)制體產(chǎn)業(yè)研究院有限公司
• 主分類號(hào): F17C1/04
• 分類號(hào): F17C1/04;F17C1/12;F17C13/08;F17C13/02
• 代理公司: 蘇州通途佳捷專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32367
• 代理人: 翁德億

1.一種碳纖維雙層連絲結(jié)構(gòu)儲(chǔ)氫容器，其特征在于：為由一個(gè)緊密的且內(nèi)部具有雙層碳纖維連絲結(jié)構(gòu)的扁平型三維機(jī)織纖維預(yù)制體充填基體材料后固化成型得到的扁平型壓力容器（2），所述扁平型三維機(jī)織纖維預(yù)制體采用經(jīng)紗、緯紗和垂紗以三維機(jī)織的方式制作而成，且所述經(jīng)紗、所述緯紗和所述垂紗均為高性能增強(qiáng)纖維絲束；所述扁平型三維機(jī)織纖維預(yù)制體由雙層三維機(jī)織纖維殼體（3）、內(nèi)部碳纖維連絲結(jié)構(gòu)（4）和夾層碳纖維連絲結(jié)構(gòu)（7）組成，所述雙層三維機(jī)織纖維殼體（3）呈四邊封口的扁平型結(jié)構(gòu)，所述雙層三維機(jī)織碳纖維殼體（3）的內(nèi)層壁為主承壓壁（301），所述雙層三維機(jī)織碳纖維殼體（3）的外層壁為功能壁，所述主承壓壁（301）和所述功能壁（302）之間留有間隙；所述內(nèi)部碳纖維連絲結(jié)構(gòu)（4）為均勻分布在所述主承壓壁（301）上下兩壁之間的多根貫穿所述主承壓壁（301）雙壁的第一碳纖維絲束，每根所述第一碳纖維絲束均被所述主承壓壁（301）上下雙壁的三維機(jī)織物定位并固定，以此由所述主承壓壁（301）上下雙壁以及被所述主承壓壁（301）上下雙壁定位并固定的所述內(nèi)部碳纖維連絲結(jié)構(gòu)（4）共同承擔(dān)所述扁平型壓力容器（2）的內(nèi)壓力；所述夾層碳纖維連絲結(jié)構(gòu)（7）均勻分布在所述主承壓壁（301）與所述功能壁（302）的間隙之間的多根貫穿間隙上下兩壁的第二碳纖維絲束，且每根所述第二碳纖維絲束均被所述主承壓壁（301）外壁和所述功能壁（302）內(nèi)壁上的三維機(jī)織物定位并固定，以此由所述夾層碳纖維連絲結(jié)構(gòu)（7）支撐所述功能壁（302）與所述主承壓壁（301）之間的間隙；

所述主承壓壁（301）的纖維材料為碳纖維；所述功能壁（302）的纖維材料根據(jù)功能需求選擇玄武巖纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維、玻璃纖維、石英纖維、陶瓷纖維或金屬纖維中的一種或多種混合；所述基體材料為聚合物材料、金屬材料、陶瓷材料中的一種或多種混合；所述基體材料應(yīng)與所述扁平型三維機(jī)織纖維預(yù)制體良好結(jié)合，以形成能夠阻止氫滲漏的容器壁；在所述基體材料固化之后，在所述扁平型壓力容器（2）的外壁上再覆蓋一層阻氫層，以提升阻止氫滲漏的效果；

所述內(nèi)部碳纖維連絲結(jié)構(gòu)（4）的第一碳纖維絲束的實(shí)際分布密度應(yīng)不小于理論分布密度，所述的理論分布密度的計(jì)算公式如下：

C?=?P/（T*S）

式中，C為連絲分布密度，單位為根/cm²；P為容器內(nèi)壓力，單位為kgf/cm²；T為碳纖維抗拉強(qiáng)度，單位為kgf/mm²；S為絲束截面積，單位為mm²。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維雙層連絲結(jié)構(gòu)儲(chǔ)氫容器，其特征在于：所述扁平型三維機(jī)織纖維預(yù)制體的表面設(shè)置有多個(gè)用于連接閥門的三維機(jī)織管道（5），所述三維機(jī)織管道（5）與所述扁平型三維機(jī)織纖維預(yù)制體通過三維機(jī)織的方式一體成型。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維雙層連絲結(jié)構(gòu)儲(chǔ)氫容器，其特征在于：所述主承壓壁（301）與所述功能壁（302）的間隙中填充有隔熱材料、阻氫材料。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳纖維雙層連絲結(jié)構(gòu)儲(chǔ)氫容器，其特征在于：所述功能壁（302）上設(shè)置有用于檢測(cè)所述主承壓壁（301）內(nèi)存儲(chǔ)物質(zhì)有無泄露的氫氣傳感器（8）。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的碳纖維雙層連絲結(jié)構(gòu)儲(chǔ)氫容器，其特征在于：所述扁平型壓力容器（2）內(nèi)設(shè)置有帶衛(wèi)星定位功能的控制器，所述氫氣傳感器與所述控制器信號(hào)連接，且所述控制器與物聯(lián)網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)全程安全監(jiān)控。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維雙層連絲結(jié)構(gòu)儲(chǔ)氫容器，其特征在于：所述扁平型壓力容器（2）的四周設(shè)置有封邊（6），所述封邊（6）是所述三維機(jī)織碳纖維殼體（3）上下兩壁的邊緣結(jié)合部，所述封邊（6）由貫穿所述三維機(jī)織碳纖維殼體（3）上下兩壁邊部層厚的連續(xù)垂紗捆綁收緊后形成的一體結(jié)構(gòu)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維雙層連絲結(jié)構(gòu)儲(chǔ)氫容器，其特征在于：所述功能壁（302）的纖維材料中混合有用于防靜電的高導(dǎo)電材料，所述高導(dǎo)電材料為包括銅絲在內(nèi)的金屬絲。