儲氫罐的製作方法
2023-06-11 12:42:46 1
專利名稱：儲氫罐的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種儲氫罐。更具體地說，本發明涉及一種具有包含環氧層的環氧外層的儲氫罐。
背景技術：
本節陳述只是提供與本發明相關的背景信息，並且可或不可構成現有技術。已經提議燃料電池作為能源用於電動車輛及其它應用。在質子交換膜類燃料電池中，氫作為燃料供應給燃料電池的陽極，並且氧作為氧化劑供應給燃料電池的陰極。通常，多個燃料電池一起疊成燃料電池組形成燃料電池系統。燃料和氧化劑儲存在作為燃料罐的壓力空心容器中，該容器例如能夠存放在車輛底盤上。
典型的壓力容器包括內殼、形成在內殼之上的中間殼和形成在中間殼之上的外殼。內殼通常形成在成品例如金屬軸套的外表部分之上或內表部分上。軸套可以與閥門連通或者可以與其它的容器配件例如減壓閥、噴嘴、導管或任何其它適當的配件流體連通。為了最小化熱能對典型容器的內殼的影響，在一些實施中，環繞著容器的外殼形成金屬殼。然而，這類金屬殼的成型非常費勞力、增加容器的重量並且最大化容器的組裝和材料成本。因此，將想要研製一種空心的壓力容器，其適合於最小化熱能對容器的影響，同時還最小化這類容器的組裝和材料成本。
發明內容
在本發明的一個一般方面，壓力容器包括由可模製材料形成的內殼、形成在內殼之上的中間殼和形成在中間殼之上的外殼。該內殼具有限定出空腔的內表面，並且該外殼由高溫環氧樹脂形成。在另一方面，壓力容器包括內殼、由碳纖維複合材料和第一環氧樹脂形成的中間殼以及由纖維和老化溫度高於第一環氧樹脂的第二環氧樹脂形成的外殼。在又一方面,壓力容器包括由可模製材料形成的內殼、形成在內殼之上的中間殼和形成在中間殼之上的外殼。該中間殼由碳纖維複合材料和第一環氧樹脂形成，該外殼由玻璃纖維和老化溫度高於第一環氧樹脂的第二環氧樹脂形成。該壓力容器還包括連在內殼端部的金屬軸套以提供從容器內部到容器外部的流體連通。通過本文提供的描述將更明顯看到更多特徵、優點和適用領域。應當理解，詳細描述和特定例子僅僅意圖用於說明並且不意圖限制本發明的範圍。本發明還提供了以下方案
I.一種壓力容器，包括
由可模製材料形成的內殼，所述內殼具有限定出空腔的內表面；
形成在所述內殼上的中間殼；和
形成在所述中間殼上的外殼，其中，所述外殼由高溫環氧樹脂形成。
2.如方案I所述的壓力容器，其中，所述外殼由纖維形成。3.如方案2所述的壓力容器，其中，所述纖維是玻璃纖維。
4.如方案2所述的壓力容器，其中，所述纖維是碳纖維。5.如方案2所述的壓力容器，其中，所述纖維是複合纖維。6.如方案2所述的壓力容器，其中，所述纖維塗有環氧樹脂。7.如方案2所述的壓力容器，其中，所述環氧樹脂以環氧樹脂浸潰。8.如方案I所述的壓力容器，其中，所述環氧樹脂是與胺固化劑化合的雙酚A型環氧樹脂。9.如方案I所述的壓力容器，其中，所述環氧樹脂具有與Epikure固化劑W和Epikure固化劑537促進劑化合的Epicote Resin 862的化合物。10.如方案I所述的壓力容器，其中，所述環氧樹脂把所述外殼粘附到所述內殼。11.如方案I所述的壓力容器，其中，所述內殼是塑料、金屬或玻璃。12.如方案I所述的壓力容器，其中，所述內殼由塑料製成，所述塑料是從由聚乙烯、PET、乙烯-乙烯醇共聚物和乙烯-乙酸乙烯酯三元共聚物構成的組中選擇。13.如方案I所述的壓力容器，其中，所述中間殼是塑料或玻璃。14.如方案I所述的壓力容器，其中，所述中間殼由纖維形成。15.如方案14所述的壓力容器，其中，所述纖維是從由碳纖維和玻璃纖維構成的組中選擇。16.如方案15所述的壓力容器，其中，所述中間殼也由環氧樹脂形成。17. 一種壓力容器，包括
由可模製材料形成的內殼；
形成在所述內殼上的中間殼，所述中間殼由碳纖維複合材料和第一環氧樹脂形成；和形成在所述中間殼上的外殼，其中，所述外殼由纖維和第二環氧樹脂形成，所述第二環氧樹脂以比所述第一環氧樹脂更高的溫度老化。18.如方案17所述的壓力容器，其中，所述外殼的纖維是玻璃纖維。19.如方案17所述的壓力容器，其中，所述外殼的纖維是從由碳纖維和複合纖維構成的組中選擇。20. 一種壓力容器,包括
由可模製材料形成的內殼；
形成在所述內殼上的中間殼，所述中間殼由碳纖維複合材料和第一環氧樹脂形成；形成在所述中間殼上的外殼，所述外殼由玻璃纖維和第二環氧樹脂形成，所述第二環氧樹脂以比所述第一環氧樹脂更高的溫度老化；和
金屬軸套，其連到所述內殼的端部以提供從所述容器的內部到所述容器的外部的流體連通。
本文描述的附圖只是起到舉例的作用，而決不意圖限制本發明的範圍。圖中的部件未必按比例，而是依據說明本發明原則放置以突出重點。圖中
圖IA是依照本發明原則的壓力容器的透視局部剖視圖；圖IB是圖IA的容器的區域B的 不完整的放大橫斷面圖；和 圖2是圖I的容器的橫斷面圖。
具體實施例方式下列描述本質上僅僅是示例性的並且不意圖限制本發明、應用或用途。現在參照圖1A、1B和2，在其中示出體現本發明原則的壓力容器並且標為10。作為它的主要部件，壓力容器10包括內殼12、中間殼14和外殼16。容器10具有大致圓柱形的形狀並且適合於容納壓力流體19例如氫氣和氧氣、液體或者液體和氣體。注意，根據容器10的應用，容器可以具有非圓柱形的任何需要的形狀。此外，容器10可以依照要求包括附加層，例如阻擋層、箔層、多孔滲透層等等，類似於美國專利號11/847，007和11/9576,8632中公開的，這些的內容作為參照全部併入本文。容器10的內殼12是適合於儲存壓力流體的空心容器。在特殊應用中，內殼12由聚合材料形成。在一些應用中，內殼12能夠由多層形成。內殼12能夠由吹塑成形、擠壓吹塑成形、旋轉模塑或任何其它適當的工藝形成。如圖I所示，內殼12具有圓柱形形狀；然而，根據怎樣使用容器10，內殼可以具有非圓柱形的任何需要的形狀。如所示，內殼形成在成品例如金屬軸套18的外表部分之上或內表部分上以促進容器10的內部與外部之間的流體連通。特別地，金屬軸套18通過閥門20提供向容器10的外部的流體連通。然而，注意，金屬軸套可以促進流體從容器10的內部通過任何適當的配件例如噴嘴、導管或減壓閥排出容器10。內殼12可以由塑料例如聚乙烯、PET、乙烯-乙烯醇共聚物或乙烯-乙酸乙烯酯三元共聚物形成。然而在一些實施中，內殼12能夠由其它適當的可模製材料例如金屬或玻璃形成。容器10的中間殼14形成在內殼12之上並且置於內殼12與外殼16之間。中間殼14具有大致圓柱形的形狀。如所示，中間殼14直接接觸內殼12。中間殼14可以由任何可模製材料例如金屬或塑料形成。替代地，中間殼14能夠由長絲卷繞工藝形成。在中間殼14由長絲卷繞工藝形成的應用中，中間殼14能夠由碳纖維、玻璃纖維、複合纖維、具有樹脂塗層的纖維或任何其它適當的纖維形成。用於形成中間殼14的材料可以根據把中間殼14固定到內殼12上所採用的工藝、容器10的用途和儲存在容器10中的流體19的性質進行選擇。容器10的外殼16布置在中間殼14的至少一部分之上。對於不出的容器10,夕卜殼具有大致圓柱形形狀並且直接接觸中間殼14。外殼由塗有高溫環氧樹脂22的玻璃纖維通過長絲卷繞工藝形成。替代地，玻璃纖維可以以環氧樹脂22浸潰。注意，當中間殼14由帶有樹脂塗層的纖維形成時，環氧樹脂22是高溫樹脂，其在某些應用中不同於中間殼14使用的樹脂。在這樣的配置中，高溫環氧樹脂22老化的溫度高於形成中間殼14所採用的環氧樹脂。同時注意，外殼16可以具有大於典型壓力容器的玻璃纖維外殼的厚度。環氧樹脂22促進外殼16與中間殼14的結合。除了外殼提供對容器10的防砂礫碰撞之外，高溫環氧樹脂22的使用提供更高的熱變形溫度。因此，高溫環氧樹脂22的使用可以延緩和減少分解產物的形成，這可以在高溫下引起複合材料的自燃。根據容器10的用途，外殼16可以由碳纖維、複合纖維或者適於長纖維纏繞的塗有或浸潰有環氧樹脂22的任何其它適當的纖維形成。附加材料可以通過噴鍍工藝、塗覆工藝、浸潰工藝或任何其它適當的工藝布置在殼16的表面上。例如，泡沫圓蓋17可以形成在容器10的任一端部上，在外層16之上，以提供對容器10的附加的跌落防撞。在一些實施中，高溫環氧樹脂22是高溫長纖維纏繞樹脂，其是與液態胺固化劑化合的雙酹A型環氧樹脂。在特殊實施中,Epicote Resin 862(液態環氧樹脂)與Epikure固化劑W(液態芳香胺)和促進劑例如Epikure固化劑537化合。這個化合提供了在約177° C 固化時約300° C的玻璃態轉化溫度。本發明的描述本質上僅僅是示例性的，並且不脫離本發明要旨的變形也在本發明的範圍內。這些變形不看成是偏離本發明的精神和範圍。
權利要求
1.一種壓力容器，包括 由可模製材料形成的內殼，所述內殼具有限定出空腔的內表面； 形成在所述內殼上的中間殼；和 形成在所述中間殼上的外殼，其中，所述外殼由高溫環氧樹脂形成。
2.如權利要求I所述的壓力容器，其中，所述外殼由纖維形成。
3.如權利要求2所述的壓力容器，其中，所述纖維是玻璃纖維。
4.如權利要求2所述的壓力容器，其中，所述纖維是碳纖維。
5.如權利要求2所述的壓力容器，其中，所述纖維是複合纖維。
6.如權利要求2所述的壓力容器，其中，所述纖維塗有環氧樹脂。
7.如權利要求2所述的壓力容器，其中，所述環氧樹脂以環氧樹脂浸潰。
8.如權利要求I所述的壓力容器，其中，所述環氧樹脂是與胺固化劑化合的雙酚A型環氧樹脂。
9.一種壓力容器，包括 由可模製材料形成的內殼； 形成在所述內殼上的中間殼，所述中間殼由碳纖維複合材料和第一環氧樹脂形成；和形成在所述中間殼上的外殼，其中，所述外殼由纖維和第二環氧樹脂形成，所述第二環氧樹脂以比所述第一環氧樹脂更高的溫度老化。
10.一種壓力容器,包括 由可模製材料形成的內殼； 形成在所述內殼上的中間殼，所述中間殼由碳纖維複合材料和第一環氧樹脂形成；形成在所述中間殼上的外殼，所述外殼由玻璃纖維和第二環氧樹脂形成，所述第二環氧樹脂以比所述第一環氧樹脂更高的溫度老化；和 金屬軸套，其連到所述內殼的端部以提供從所述容器的內部到所述容器的外部的流體連通。
全文摘要
本發明涉及儲氫罐。具體地，一種壓力容器包括由可模製材料形成的內殼、形成在內殼之上的中間殼和形成在中間殼之上的外殼。該內殼具有限定出空腔的內表面，並且所述外殼由高溫環氧樹脂形成。
文檔編號F17C1/06GK102644844SQ201210036208
公開日2012年8月22日 申請日期2012年2月17日 優先權日2011年2月18日
發明者P.布羅伊爾 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司