Bevs və FCEVS üçün standart düz platforma tankları, 25% daha çox H2 anbarı təmin edən bir skelet inşası ilə termoplastik və termoset kompozisiyalarından istifadə edir. #hydrogen #trends
BMW ilə bir əməkdaşlıqdan sonra bir kubok tankının çoxsaylı kiçik silindrlərdən daha yüksək həcmli səmərəliliyi göstərə biləcəyini göstərdi, Münhen Texniki Universiteti, kompozit quruluş və serial istehsalı üçün genişlənən istehsal prosesi üçün bir layihəyə başladı. Şəkil Krediti: Tu Drezden (yuxarı) sol), Münhen Texniki Universiteti, Carbon Composites (LCC)
Yanacaq hüceyrə elektrikli nəqliyyat vasitələri (FCEVS) sıfır emissiya (H2) hidrogen ilə təchiz edilmiş sıfır ekoloji hədəflərə çatmaq üçün əlavə vasitələr təqdim edir. Bir H2 mühərriki olan bir yanacaq hüceyrəsi sərnişin avtomobili 5-7 dəqiqə ərzində doldurula bilər və 500 km aralığında, lakin hazırda istehsal həcmi səbəbindən daha bahalıdır. Xərcləri azaltmağın bir yolu, Bev və FCEV modelləri üçün standart bir platformadan istifadə etməkdir. Bu hal hazırda mümkün deyil, çünki Sıxılmış H2 qazını (CGH2) -də 700 barda saxlayır (CGH2), FCEV-də 700 barda, elektrikli nəqliyyat vasitələri üçün diqqətlə hazırlanmış batareya bölmələri üçün uyğun deyildir. Bununla birlikdə, yastıq və kublar şəklində təzyiq gəmiləri bu düz qablaşdırma məkanına uyğun ola bilər.
"Kompozit konfitasiya təzyiq gəmisi" üçün Patent US577630A, Thiokol Corp tərəfindən təqdim olunan tətbiqi 1995-ci ildə (solda) və 2009-cu ildə BMW tərəfindən patentləşdirilmiş düzbucaqlı təzyiq gəmisi (sağda).
Münhen (Tum, Münhen, Almaniya) Texniki Universitetinin Karbon Kompozitləri (LCC) şöbəsi bu konsepsiyanı inkişaf etdirmək üçün iki layihədə iştirak edir. Birincisi, Leoben Polimer Bacarıq Mərkəzinin (PCCL, Leoben, Avstriya) rəhbərlik etdiyi polimers4hidrogen (P4H) dir. LCC iş paketi yoldaş Elizabeth Glace tərəfindən idarə olunur.
İkinci layihə, LCC-nin tədqiqatçı xristian Jaeger tərəfindən idarə olunduğu hidrogen nümayişi (HYDDEN), HYDDEN). Hər ikisi karbon lif kompozisiyalarından istifadə edərək uyğun CGH2 tankı hazırlamaq üçün istehsal prosesinin geniş miqyaslı nümayişi yaratmağı hədəfləyir.
Kiçik diametrli silindrlər düz batareya hüceyrələrində (solda) və polad laynerlərdən hazırlanmış və karbon lifi / epoksi kompozit xarici xarici qabıq (sağda) hazırlanmış kubik tipli 2 təzyiq gəmilərində quraşdırılmışdır. Şəkil mənbəyi: Rəqəmlər 3 və 6 rəqəmləri RUF və Zaremba et al tərəfindən daxili gərginlikli ayaqları olan tipli təzyiq qutusu üçün ədədi dizayn yanaşmasıdır ".
P4H, karbon lifi möhkəmləndirilmiş epoksi bükülmüş kompozit gərginlik qayışları / struts olan bir termoplastik çərçivə istifadə edən eksperimental kub tankı uydurdu. Hydden oxşar dizayndan istifadə edəcək, ancaq bütün termoplastik kompozit tankları istehsal etmək üçün avtomatik lif layup (AFP) istifadə edəcəkdir.
Thiokol Corp tərəfindən 1995-ci ildə Alman patent de19799950C2-də "kompozit konfital təzyiq gəmi" patent tətbiqindən "Hər hansı bir həndəsi konfiqurasiya", lakin xüsusilə düz və düzensiz şekiller ola bilər, ancaq düz və düzensiz formalar ola bilər, qayıq dəstəyinə bağlı bir boşluqda . Elementlər qazın genişləndirilməsi gücünə tab gətirə bilməsi üçün istifadə olunur.
2006-cı6 Lawrence Livermore Milli Laboratoriyası (LLNL) kağız üç yanaşmanı təsvir edir: bir filament yaralanma təzyiq gəmisi, daxili ortorhik panel quruluşu (kiçik hüceyrələrin kiçik hüceyrələri olan bir mikrokret təzyiq gəmisi (2 sm və ya daha az), yapışqan kiçik hissələrdən ibarət (məsələn, altıbucaqlı plastik halqalar) və a olan daxili bir quruluşdan ibarət bir replikator konteyneri İncə xarici qabıq dərisinin tərkibi. Dublikat konteynerlər ənənəvi üsulların tətbiq oluna biləcəyi daha böyük qablar üçün ən uyğundur.
2009-cu ildə Volkswagen tərəfindən təqdim olunan patent de10200905717170a, kosmik istifadəni yaxşılaşdırarkən yüksək çəki səmərəliliyi təmin edəcək bir nəqliyyat vasitəsinə quraşdırılmış bir təzyiq gəmisini təsvir edir. Düzbucaqlı tanklar iki düzbucaqlı əks divar arasında gərginlik bağlayıcılarından istifadə edir və künclər yuvarlaqlaşdırılmışdır.
Yuxarıda göstərilən və digər anlayışlar Gleiss et al tərəfindən "Kublar Çubuqları olan Kublar Təzyiqləri üçün Proses İnkişafı üçün Proses İnkişafı" nda sitat gətirilir. Eccm20-də (26-30 iyun 2022, Lozanna, İsveçrə). Bu yazıda, o, Michael Dam və Sven Zaremba'nın dərc edildiyi bir tum araşdırmasını, düzbucaqlı tərəfləri birləşdirən gərginlik struts ilə bir kub təzyiq gəmisinin düz bir batareyanın boşluğundan daha səmərəli olduğunu və təxminən 25-i təmin edən bir neçə kiçik silindrdən daha səmərəlidir % daha çox. Saxlama sahəsi.
Gleissin sözlərinə görə, düz bir vəziyyətdə çox sayda kiçik tip 4 silindr quraşdırmaqda problemdir ki, "silindrlər arasındakı həcm çox azalır və sistem də çox böyük H2 qaz permersion səthə malikdir. Ümumiyyətlə, sistem kub bankalardan daha az saxlama qabiliyyətini təmin edir. "
Bununla birlikdə, tankın kub dizaynında başqa problemlər var. "Aydındır ki, sıxılmış qaz olduğuna görə, düz divarlarda əyilmə qüvvələrə qarşı mübarizə aparmaq lazımdır" dedi Gleiss. "Bunun üçün, tankın divarlarına daxili birləşdirən gücləndirilmiş bir quruluşa ehtiyacınız var. Ancaq bu kompozitlər ilə etmək çətindir. "
Glace və onun komandası təzyiq gəmisinə möhkəmləndirmə zolaqlarını, filamentin dolama prosesi üçün uyğun bir şəkildə təzyiq gəmisinə daxil etməyə çalışdı. "Bu, yüksək həcmli istehsal üçün vacibdir," o izah edir "və eyni zamanda zonadakı hər yük üçün lif istiqamətini optimallaşdırmaq üçün konteyner divarlarının dolama nümunəsini hazırlamağa imkan verir."
P4H layihəsi üçün bir kub kompozit tank etmək üçün dörd addım. Şəkil krediti: "Brace ilə kub təzyiq gəmiləri üçün istehsal prosesinin inkişafı", Münhen Texniki Universiteti, Polimers4hidrogen Layihəsi, ECCM20, 2022-ci il.
Zəncirli nail olmaq üçün komanda yuxarıda göstərildiyi kimi dörd əsas addımdan ibarət yeni bir anlayış hazırladı. Addımlardakı qara rəngdə göstərilən gərginlik struts, Mai Skelett layihəsindən götürülmüş metodlardan istifadə edərək hazır bir çərçivə quruluşudur. Bu layihə üçün BMW, sonra plastik bir çərçivəyə qəliblənmiş dörd lifli gücləndirilmiş pultrusion çubuğundan istifadə edərək "Çərçivə" çərçivəsində "Çərçivə" hazırlanmışdır.
Eksperimental kubank tankının çərçivəsi. Altıbucaqlı skelet bölmələri 3D, Bağırsılmaz Pla filamentindən istifadə edərək çap edilmiş Pla filament (üst), CF / PA6 paTrusion çubuqları (orta) kimi (orta) kimi, bruzların ətrafındakı filamentin (alt). Şəkil Krediti: Münhen LCC Texniki Universiteti.
"Fikir budur ki, bir kub tankın çərçivəsini modul bir quruluş kimi qura bilərsiniz" dedi. "Bu modullar bir qəlibləmə vasitəsinə yerləşdirilir, gərginlik struts çərçivə modullarına yerləşdirilir və sonra Mai Skelettin metodu çərçivə hissələri ilə inteqrasiya etmək üçün struts ətrafında istifadə olunur." Kütləvi istehsal üsulu, sonra saxlama tankı kompozit qabığını sarmaq üçün bir mandrel və ya nüvəsi kimi istifadə olunan bir quruluşla nəticələndi.
Taxta, tank çərçivəsini möhkəm tərəflər, yuvarlaq küncləri və yuxarı və altındakı hexagonal naxışlı və üst-üstə və altındakı bir altıbucaqlı naxış kimi hazırlanmışdır. Bu raflar üçün deliklər də 3D çap edilmişdir. "İlkin eksperimental tankımız üçün, biz PolyLactic turşusu [PLA, Bio əsaslı bir termoplastik] istifadə edərək 3D çaplı altıbucaqlı çərçivə bölmələri, bu asan və ucuz idi" dedi.
Komanda SGL karbonundan (meitingen, meitingen, Almaniya) 68 kobud karbon lifi 6 (pa6) çubuğu satın aldı. "Konsepsiyanı sınamaq üçün heç bir qəlibləmə etmədik" deyə Gleiss, "ancaq 3D çap edilmiş bir balıc balığı əsas çərçivəyə daxil edilmiş və epoksi yapışqan ilə yapışdırıldı. Bu, sonra tankı dolaşmaq üçün bir mandrel təqdim edir. " Qeyd edir ki, bu çubuqlar külək üçün nisbətən asan olsa da, sonradan təsvir ediləcək bəzi əhəmiyyətli problemlər var.
"Birinci mərhələdə məqsədimiz dizaynın istehsalını nümayiş etdirmək və istehsal konsepsiyasındakı problemlərin müəyyənləşdirilməsi idi" dedi. "Beləliklə, gərginlik, skelet quruluşunun xarici səthindən çıxır və karbon liflərini nəm filament dolama istifadə edərək bu nüvəyə yapışdırırıq. Bundan sonra, üçüncü addımda, hər qalstuk çubuğunun başını bükürük. Termoplastik, buna görə də başını dəyişdirmək üçün istilikdən istifadə edirik ki, düzləşir və birinci qatın birinci qatına kilidlənir. Daha sonra quruluşu yenidən sarsmağa davam edirik ki, düz başlıq başı tank daxilində həndəsi olaraq həndəsi ilə bağlanır. divarlarda laminat.
Dolama üçün boşluq qapağı. Tum, filamentin dolama zamanı difanların qarşısını almaq üçün gərginlik çubuqlarının uclarında plastik qapaqlardan istifadə edir. Şəkil Krediti: Münhen LCC Texniki Universiteti.
Glace, bu ilk tankın konsepsiyanın bir sübutu olduğunu təkrarladı. "3D çap və yapışqandan istifadə yalnız ilkin sınaq üçün idi və rastlaşdığımız problemlərdən bir neçəsi haqqında bir fikir verdi. Məsələn, dolama zamanı filamentlər gərginlik çubuqlarının ucları ilə tutuldu, lif qırılmasına, lif zərərinə səbəb olur və bu, lif miqdarını azaldır. Bir neçə plastik qapaq kimi bir neçə plastik qapaq kimi, ilk dolama addımından əvvəl dirəklərdə yerləşdirilmişdir.
Komanda müxtəlif yenidənqurma ssenariləri ilə təcrübə keçirdi. "Ətrafına baxanlar ən yaxşı iş görənlər" deyirlər. "Ayrıca, prototipləmə mərhələsində istilik tətbiq etmək və qalstuk çubuğunun uclarını dəyişdirmək üçün dəyişdirilmiş qaynaq vasitəsindən istifadə etdik. Kütləvi bir istehsal konsepsiyasında, strutsların bütün uclarını eyni anda bir interyerə uyğunlaşdıra bilən və formalaşdıra bilən bir daha böyük bir vasitə ola bilərsiniz. . "
Çəkmə paneli başları dəyişdirildi. Tum fərqli anlayışlarla təcrübə keçirdi və tank divar laminatına qoşulmaq üçün kompozit əlaqələrin uclarını uyğunlaşdırmaq üçün qaynaqları dəyişdirdi. Şəkil krediti: "Brace ilə kub təzyiq gəmiləri üçün istehsal prosesinin inkişafı", Münhen Texniki Universiteti, Polimers4hidrogen Layihəsi, ECCM20, 2022-ci il.
Beləliklə, laminat ilk dolanan addımdan sonra müalicə olunur, yazılar yenidən dəyişdirilir, tum filamentlərin ikinci sarılmasını tamamlayır, sonra xarici tank divar laminatı ikinci dəfə müalicə olunur. Unutmayın ki, bu bir tipli bir tank dizaynıdır, bu da qaz maneəsi kimi plastik bir layneri olmur. Aşağıdakı növbəti addımlar bölməsində müzakirəyə baxın.
"İlk demonu kəsik hissələrə kəsdik və bağlı ərazini bağladıq" dedi. "Yaxınlaşan bir şou, laminat ilə bəzi keyfiyyətli problemlərimizi, daxili laminat üzərində düz qoymayan strut başları ilə."
Tankın daxili və xarici divarlarının laminatı arasındakı boşluqları olan problemləri həll etmək. Dəyişdirilmiş qalstuk çubuğu başı eksperimental tankın birinci və ikinci növbələri arasında bir boşluq yaradır. Şəkil Krediti: Münhen LCC Texniki Universiteti.
Keçən yay bu ilkin 450 x 290 x 80mm tank tamamlandı. "O vaxtdan bəri çox irəliləyiş əldə etdik, amma hələ də daxili və xarici laminat arasında bir boşluq var" dedi. "Beləliklə, bu boşluqları təmiz, yüksək özlülük dərəcəsi ilə doldurmağa çalışdıq. Bu, əslində mexanik stressi çox artıran dişlər və laminat arasındakı əlaqəni yaxşılaşdırır. "
Komanda, tank dizaynını və prosesi, o cümlədən istədiyiniz dolama nümunəsi üçün həllər hazırlamağa davam etdi. "Test tankının tərəfləri bu həndəsənin dolama yolu yaratması çətin olduğu üçün tam qıvrılmırdı" dedi. "İlkin doqquz bucağımız 75 ° idi, lakin bu təzyiq gəmisindəki yükü ilə görüşmək üçün birdən çox dövrə lazım olduğunu bilirdik. Hələ bu problemin həllini axtarırıq, ancaq hazırda bazarda proqram təminatı ilə asan deyil. Bu təqib layihəsi ola bilər.
"Biz bu istehsal konsepsiyasının məqsədəuyğunluğunu nümayiş etdirdik" dedi Gleiss, "ancaq laminat arasındakı əlaqəni yaxşılaşdırmaq və qalstuk çubuqlarını dəyişdirmək üçün daha da işləməliyik. "Test maşınındakı xarici sınaq. Spacers'i laminatdan çıxarın və bu oynaqların ələ keçirə biləcəyi mexaniki yükləri sınayın. "
Polimerlər4hidrogen layihəsinin bu hissəsi 2023-cü ilin sonunda başa çatacaq ki, bu da Gleis ikinci nümayiş tankını tamamlamağa ümid edir. Maraqlıdır ki, dizaynlar bu gün tank divarlarında çərçivə və termoset kompozisiyalarında səliqəli möhkəmləndirilmiş termoplastika istifadə edir. Bu hibrid yanaşma son nümayiş tankında istifadə ediləcəkmi? "Bəli," lütf dedi. "Polimers4hidrogen layihəsindəki tərəfdaşlarımız epoksi qatranları və daha yaxşı hidrogen maneə xüsusiyyətləri olan digər kompozit matris materiallarını inkişaf etdirir." Bu iş, PCCL və Tampere Universiteti (Tampere, Finlandiya) üzərində işləyən iki tərəfdaşı sadalayır.
Gleiss və onun komandası da məlumat mübadiləsi aparıb və Jaeger ilə birlikdə LCC-nin konformal kompozit tankından ikinci Hyden layihəsində fikir mübadiləsi aparıldı.
"Tədqiqat dronları üçün bir uyğun kompozit təzyiq gəmisi istehsal edəcəyik" deyir Jaeger. "Bu, Aerokosmik və Geodeziya İdarəsinin iki şöbəsi arasında - LCC və Helikopter Texnologiyası (HT) şöbəsinin iki şöbəsi arasında bir əməkdaşlıqdır. Layihə 2024-cü ilin sonuna qədər başa çatacaq və hazırda təzyiq gəmisini tamamlayır. Daha çox aerokosmik və avtomobil yanaşması olan bir dizayn. Bu ilkin konsepsiya mərhələsindən sonra növbəti addım ətraflı struktur modelləşdirmə aparmaq və divar quruluşunun maneə performansını proqnozlaşdırmaqdır. "
"Bütün fikir bir hibrid yanacaq hüceyrəsi və batareya sürəti sistemi olan bir kəşfiyyat dronunu inkişaf etdirməkdir" dedi. Bu, batareyanı yüksək güc yükləri zamanı istifadə edəcək (yəni uçuş və eniş) və sonra işıq yükləmə zamanı yanacaq kamerasına keçəcəkdir. "HT komandanı artıq bir araşdırma drone keçirdi və həm batareyaları, həm də yanacaq hüceyrələrini istifadə etmək üçün gücləndiricini yenidən dizayn etdi" dedi. "Bu transferi sınamaq üçün CGH2 tankı da aldılar."
"Komandam, bir silindrik bir tankın yaranacağı qablaşdırma məsələlərinə görə, ancaq uyğunlaşacaq təzyiq tankı prototipinin qurulması tapşırıldı" dedi. "Bir yaltaq bir tank külək müqavimətini təklif etmir. Beləliklə, daha yaxşı uçuş performansı əldə edirsiniz. " Tank ölçüləri təqribən. 830 X 350 X 173 mm.
Tamamilə termoplastik afp uyğun tank. Hyden Layihəsi üçün, Tumdakı LCC komandası əvvəlcə parıltının (yuxarıda) istifadə edilənə bənzər bir yanaşmanı araşdırdı, lakin sonra AFP (aşağıda) istifadə edərək bir neçə struktur modulunun birləşməsindən istifadə edərək bir yanaşmağa keçdi. Şəkil Krediti: Münhen LCC Texniki Universiteti.
"Bir fikir Elisabeth [Gleissin] yanaşmasına bənzəyir," Yager deyir "deyir:" Güclü qüvvələri yüksək əyilmə qüvvələrini kompensasiya etmək üçün gəmi divarlarına tətbiq etmək. Ancaq tankı düzəltmək üçün bir dolama prosesindən istifadə etmək əvəzinə AFP istifadə edirik. Buna görə də, rafların artıq inteqrasiya olunduğu təzyiq gəmisinin ayrı bir hissəsini yaratmağı düşündük. Bu yanaşma mənə bu inteqrasiya edilmiş modulların bir neçəini birləşdirməyə və sonra son AFP dolmağa başlamazdan əvvəl hər şeyi möhürləmək üçün son papaq tətbiq etməyə imkan verdi. "
"Biz belə bir konsepsiyanı yekunlaşdırmağa çalışırıq," o da davam edir "və həmçinin, H2 qaz nüfuzuna lazımi müqavimət göstərmək üçün çox vacib olan materialların seçilməsini sınamağa başlamışdır. Bunun üçün əsasən termoplastik materiallardan istifadə edirik və materialın bu permeasion davranışına və AFP maşınında işlənməsinə necə təsir edəcəyi müxtəlif üzərində çalışırıq. Müalicənin təsirinin olub olmadığını və hər hansı bir işdən sonrakı iş tələb olunduğunu başa düşmək vacibdir. Müxtəlif yığınların təzyiq gəmisi vasitəsilə hidrogen performansına təsir edəcəyini də bilmək istəyirik. "
Tank tamamilə termoplastikdən hazırlanacaq və zolaqlar Teijin Carbon Europe GmbH (Wuppertal, Almaniya) tərəfindən təmin ediləcəkdir. "Biz onların pps [polifenilen sulfid], peek [poliether ketone] və lm paek [aşağı ərimə poliaryl ketonu] materiallarından istifadə edəcəyik" dedi. "Daha sonra müqayisə, hansının hansının qorunması və daha yaxşı performanslı hissələri istehsal üçün ən yaxşı olduğunu görmək üçün hazırlanmışdır." Gələn il ərzində test, struktur və proses modelləşdirilməsi və ilk nümayişləri tamamlamağa ümid edir.
Tədqiqat işləri "Polimers4hydrogen" (Polimers4hydrogen "(ID 21647053), İqlim Dəyişikliyi, Ətraf Mühit, Enerji, Mobility, İnnovasiya və Texnologiya və Rəqəmsal Texnologiya və İqtisadiyyat Nazirliyi üçün Federal Nazirliyinin Comet modulu (ID 216477053) çərçivəsində həyata keçirildi. . Müəlliflər, iştirakçı tərəfdaşlara polimer səlahiyyət mərkəzi Leoben GmbH (PCCL, Avstriya), Montanuniviveritaet Leoben (Polimer Mühəndisliyi və Polimer Materialları, Material Elmləri və Polimer Testi Kimyası Kimyası), Tampere Universiteti (Mühəndislik Fakültəsi) Materiallar). ) Elm), Peak Technology və Faurecia bu tədqiqat işlərinə kömək etdi. Comet-Modul Avstriya hökuməti və Ştiriya Dövlət Hökuməti tərəfindən maliyyələşdirilir.
Yük daşıyan quruluşlar üçün əvvəlcədən gücləndirilmiş təbəqələr, yalnız şüşədən deyil, həm də karbon və aramiddən olan fasiləsiz liflər ehtiva edir.
Kompozit hissələri düzəltməyin bir çox yolu var. Buna görə müəyyən bir hissə üçün metod seçimi materialdan, hissənin dizaynından və son istifadəsi və ya tətbiqdən asılı olacaq. Budur bir seçim bələdçisi.
Shocker Composites və R & M International, sıfır qırğın təmin edən, bakirə lifdən daha ucuz dəyəri təmin edən və nəticədə struktur xüsusiyyətlərində davamlı lifə yaxınlaşan uzunluqlar təklif edəcəkdir.
Time vaxt: Mar-15-2023