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氢气瓶的分类与压力等级!

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浏览:次 2022-10-07 14:29:05

I型、II型、III型与IV型瓶,从形状上看四种瓶的差别不大,都是“瓶”状。其中I型瓶外表没有任何包裹物,II型瓶外表一般有部分包裹物,其中III和IV型瓶从外形上会比较难区分,他们的瓶表面都有平行和交叉式的包裹物。

氢气瓶的分类与压力等级!

用下面简图的形式可以清楚的看出这四类氢瓶从结构与材料上有什么区别。

I型瓶

也就是我们经常提到的金属瓶(罐),给整个瓶做一个剖面,可以看到整个瓶只有一层材料构成,且这层材料为多用耐压钢材。I型瓶发展的历史最长,大约在1870~1880年间出现。是目前这四类氢瓶中重量最大,成本最低,制造工艺最简单的一类瓶。一般存储的气体压力在150~300bar。I型瓶目前也有应用,但只在对压力要求不高,且以固定应用方式为主。

氢气瓶的分类与压力等级!

II型瓶

从下面的简图可以看出,其主要瓶胆的材料与I型瓶相同,也为耐压钢材,可是在整个瓶身外面采用了纤维-树脂复合材料包裹。包裹材料的形式只采用箍圈式对瓶身进行包裹。从其瓶身的剖面示意图上也可以看出这一点。

由于有瓶身上的复合材料包裹,提升了其耐受压力,一般都高于I型瓶,具体没有明确的上限,可以为了满足储压上限的需求来选定瓶身的材料与外部的包裹物。就目前应用场景来看,II型瓶多应用于固定式能源的提供,且任然占主流。

氢气瓶的分类与压力等级!

III型瓶

较I和II型瓶,III型瓶的出现主要为了应对氢气在移动式设备上的应用,对设备的轻量化提出了一定的要求,比如燃料电池汽车。产品重量降低的同时,为了保证性能,制造成本也比I和II型瓶都有了增加。的从外形示意图上看,III型瓶仍然采用了金属衬里,只是衬里的厚度较II型瓶有所减少,对瓶身则进行了全瓶身的纤维与树脂复合材料的包裹。包裹形式则采用两极铺设或螺旋形铺设。III型瓶可以满足上的压力需求,分为35MPa和70MPa两种。目前国内燃料电池车用氢瓶通常为比较成熟的III型瓶。

氢气瓶的分类与压力等级!

IV型瓶

较III型瓶,IV型瓶则在轻量化上做出了较大的改进,衬里为高分子材料制成,比金属衬里重量更轻。瓶身上由纤维树脂复合材料全包裹。包裹采用两极铺设和螺旋形铺设混合的形式。不同于前面I、II、III三种氢瓶,IV型瓶在氢瓶口处制成金属型,并集成了boss结构(小编不知如何理解boss这个专业词,有了解的小伙伴告诉一下,感谢~)。瓶壁的厚度方面,IV型略薄于III型瓶。储气压力则至少与III型瓶一致。目前100MPa的IV型瓶也在积极研发当中。目前国内还没有可以量产成熟的IV型瓶,所有的国内IV型瓶均处于研发过程中。而丰田的Mirai与现代的Nexo均采用了IV型氢瓶。这一点与国际先进燃料电池技术还存在较大的差距,在一定程度上减缓了的推广。

氢气瓶的分类与压力等级!

总结

1、从I至IV型瓶,轻量化越做越好,重量越来越低。

2、I和II型瓶用于固定式应用,III和IV型则常应用于移动式应用。

3、不同种类瓶外包裹方式不同。I型瓶外部无包裹其它材料;II型瓶为箍圈式部分包裹;III和IV型瓶为两极包裹、螺旋形包裹、或两者都有(不同厂家采用的包裹方式不同)。

4、从I至III型瓶的衬里均为金属材料,IV型瓶为高分子材料。

5、从II型瓶到IV型瓶,并未一味提升存储压力,而是按需开发。

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