一種鋁內膽纖維全纏繞儲氫瓶的製作方法

2023-07-10 02:19:21 1

專利名稱：一種鋁內膽纖維全纏繞儲氫瓶的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種儲氫瓶，尤其是涉及一種鋁內膽纖維全纏繞儲氫瓶。
背景技術：
氫是自然界最普遍存在的元素，可作為能源載體，具有以下特點(1)它是一種清潔能源氫氣對人體無害，燃燒後生成水和少量的氮化氫，稍加處理後不會汙染環境；(2)是一種高熱值能源氫的單位重量的發熱量為28900千卡/kg，是汽油熱值的 3倍、煤熱值的4倍。除核燃料外，氫的燃燒熱值是所有礦物燃料、生物燃料和化工燃料中最高的。多年來，科學家們一直致力研究氫能的大規模製取、儲存和應用的技術，以便用這 種優質潔淨的能源載體替代礦物燃料，特別是替代日益緊缺的油氣資源。近年來，在全球範 圍內，加快研究氫能的規模應用呼聲日高，以至出現「氫能經濟(Hydrogen Economy) 」的專 門詞彙。高壓儲氫具有儲氫容器結構簡單、壓縮氫氣製備的能耗較少、灌裝速度快等優點， 已經成為氫能儲運的主要方式。但是現有的高壓儲氫瓶具有以下缺點1、現有純金屬材料壓力容器由於金屬材料密度較大，容器質量大，單位質量儲氫 密度較低。2、更大的問題是當壓力容器失效的情況下會以碎片的形式爆炸，容易造成人身傷
害，安全性較差。3、而且由於金屬強度有限，為提高容器工作壓力，只能增加容器厚度。但這會增加 容器的製造難度，且容易造成加工缺陷。
發明內容本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種重量輕、承 載能力高、安全性好的鋁內膽纖維全纏繞儲氫瓶。本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現一種鋁內膽纖維全纏繞儲氫 瓶，其特徵在於，該儲氫瓶包括金屬內襯、加強層和保護層，所述的加強層設置在金屬內襯 和保護層之間。所述的金屬內襯為鋁合金內襯。所述的加強層為碳纖維複合材料層，該碳纖維複合材料層是在金屬內襯的筒體上 交替纏繞縱向螺旋纏繞纖維層和環向纏繞纖維層，兩端封頭部分纏繞螺旋纏繞纖維層構成 的。所述的保護層為玻璃纖維複合材料層，該玻璃纖維複合材料層是在加強層外採用 玻璃纖維全纏繞構成的。與現有技術相比，本實用新型具有以下優點[0016]1、由於纖維強度大大高於普通金屬，且比重小，可以減輕容器的質量，提高容器承 載能力，大大提高單位質量儲氫率。 2、未爆先漏，氫氣屬易燃易爆介質，且燃料電池汽車多在人口密集處行駛，如果氫 氣瓶發生爆炸危害是非常大的。因此，必須將未爆先漏作為一個重要的設計準則。具體來 講，氣瓶的破壞應首先發生在金屬內襯，內襯發生破壞後，氣體穿過內襯迅速地擠壓纖維樹 脂複合層，發生洩漏，但不導致氣瓶的整體爆破，該結構容器的安全性大大提高。3、鋁合金具有優良的抗氫脆性能，內襯選用鋁合金材料使容器具備很好的抗氫脆 性能。4、容器壁內的應力分布是不均勻的，各向同性的金屬材料製造壓力容器並沒有發 揮金屬材料所有的潛能。複合材料的各向異性正好可以彌補這個不足，纖維方向強度最高， 用以承受周向應力，其它方向強度較低，則正好承受其它低應力，可以充分發揮材料的潛 能，很容易將容器的工作壓力提高到普通金屬容器很難達到的水平，且製造工藝穩定，不易 產生缺陷。

圖1為本實用新型儲氫瓶的半剖圖。
具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。實施例 一種鋁內膽纖維全纏繞儲氫瓶，該儲氫瓶包括金屬內襯1、加強層2和保護層3，所 述的加強層2設置在金屬內襯1和保護層3之間。所述的金屬內襯為鋁合金內襯。所述的 加強層為碳纖維複合材料層，該碳纖維複合材料層是在金屬內襯的筒體上交替纏繞縱向螺 旋纏繞纖維層和環向纏繞纖維層，兩端封頭部分纏繞螺旋纏繞纖維層構成的。所述的保護 層為玻璃纖維複合材料層，該玻璃纖維複合材料層是在加強層外採用玻璃纖維全纏繞構成 的。
權利要求一種鋁內膽纖維全纏繞儲氫瓶，其特徵在於，該儲氫瓶包括金屬內襯、加強層和保護層，所述的加強層設置在金屬內襯和保護層之間。
2.根據權利要求1所述的一種鋁內膽纖維全纏繞儲氫瓶，其特徵在於，所述的金屬內 襯為鋁合金內襯。
3.根據權利要求1所述的一種鋁內膽纖維全纏繞儲氫瓶，其特徵在於，所述的加強層 為碳纖維複合材料層。
4.根據權利要求1所述的一種鋁內膽纖維全纏繞儲氫瓶，其特徵在於，所述的保護層 為玻璃纖維複合材料層。
專利摘要本實用新型涉及一種鋁內膽纖維全纏繞儲氫瓶，該儲氫瓶包括金屬內襯、加強層和保護層，所述的加強層設置在金屬內襯和保護層之間。與現有技術相比，本實用新型具有重量輕、承載能力高、安全性好等優點。
文檔編號F17C1/08GK201561265SQ20092021474
公開日2010年8月25日 申請日期2009年12月2日 優先權日2009年12月2日
發明者朱豪吉 申請人:上海康巴賽特科技發展有限公司