મ્યુનિકની ટેકનિકલ યુનિવર્સિટીએ હાઇડ્રોજનનો સંગ્રહ વધારવા માટે કાર્બન ફાઇબર કમ્પોઝીટનો ઉપયોગ કરીને કન્ફોર્મલ ક્યુબિક ટાંકી વિકસાવી છે | સંયોજનોની દુનિયા

BEVs અને FCEVs માટે સ્ટાન્ડર્ડ ફ્લેટ-પ્લેટફોર્મ ટાંકીઓ એક હાડપિંજર બાંધકામ સાથે થર્મોપ્લાસ્ટિક અને થર્મોસેટ કમ્પોઝિટનો ઉપયોગ કરે છે જે 25% વધુ H2 સ્ટોરેજ પ્રદાન કરે છે. #હાઈડ્રોજન #ટ્રેન્ડ્સ
BMW સાથેના સહયોગથી દર્શાવવામાં આવ્યું કે ક્યુબિક ટાંકી બહુવિધ નાના સિલિન્ડરો કરતાં વધુ વોલ્યુમેટ્રિક કાર્યક્ષમતા આપી શકે છે, મ્યુનિકની ટેકનિકલ યુનિવર્સિટીએ શ્રેણીબદ્ધ ઉત્પાદન માટે સંયુક્ત માળખું અને સ્કેલેબલ ઉત્પાદન પ્રક્રિયા વિકસાવવા માટે એક પ્રોજેક્ટ શરૂ કર્યો. છબી ક્રેડિટ: TU ડ્રેસ્ડેન (ઉપર) ડાબે), ટેકનિકલ યુનિવર્સિટી ઓફ મ્યુનિક, ડિપાર્ટમેન્ટ ઓફ કાર્બન કમ્પોઝીટ (LCC)
શૂન્ય-ઉત્સર્જન (H2) હાઇડ્રોજન દ્વારા સંચાલિત ફ્યુઅલ સેલ ઇલેક્ટ્રિક વાહનો (FCEVs) શૂન્ય પર્યાવરણીય લક્ષ્યો હાંસલ કરવા માટે વધારાના માધ્યમો પૂરા પાડે છે. H2 એન્જિનવાળી ફ્યુઅલ સેલ પેસેન્જર કાર 5-7 મિનિટમાં ભરી શકાય છે અને તેની રેન્જ 500 કિમી છે, પરંતુ હાલમાં ઓછા ઉત્પાદન વોલ્યુમને કારણે તે વધુ મોંઘી છે. ખર્ચ ઘટાડવાનો એક માર્ગ એ છે કે BEV અને FCEV મોડલ્સ માટે પ્રમાણભૂત પ્લેટફોર્મનો ઉપયોગ કરવો. હાલમાં આ શક્ય નથી કારણ કે FCEVs માં 700 બાર પર કોમ્પ્રેસ્ડ H2 ગેસ (CGH2) સ્ટોર કરવા માટે વપરાતી ટાઈપ 4 સિલિન્ડ્રિકલ ટાંકીઓ અંડરબોડી બેટરી કમ્પાર્ટમેન્ટ્સ માટે યોગ્ય નથી કે જેને ઇલેક્ટ્રિક વાહનો માટે કાળજીપૂર્વક ડિઝાઇન કરવામાં આવી છે. જો કે, ગાદલા અને ક્યુબ્સના રૂપમાં દબાણયુક્ત જહાજો આ સપાટ પેકેજિંગ જગ્યામાં ફિટ થઈ શકે છે.
"કમ્પોઝિટ કોન્ફોર્મલ પ્રેશર વેસલ" માટે પેટન્ટ US5577630A, થિયોકોલ કોર્પોરેશન દ્વારા 1995માં દાખલ કરાયેલ અરજી (ડાબે) અને 2009 (જમણે) BMW દ્વારા પેટન્ટ કરાયેલ લંબચોરસ દબાણ જહાજ.
ટેકનિકલ યુનિવર્સિટી ઓફ મ્યુનિક (TUM, મ્યુનિક, જર્મની) ના કાર્બન કમ્પોઝીટ વિભાગ (LCC) આ ખ્યાલને વિકસાવવા માટેના બે પ્રોજેક્ટમાં સામેલ છે. પ્રથમ પોલિમર 4 હાઇડ્રોજન (P4H) છે, જેનું નેતૃત્વ લીઓબેન પોલિમર કોમ્પિટન્સ સેન્ટર (PCCL, લીઓબેન, ઓસ્ટ્રિયા) કરે છે. એલસીસી વર્ક પેકેજનું નેતૃત્વ ફેલો એલિઝાબેથ ગ્લેસ કરે છે.
બીજો પ્રોજેક્ટ હાઇડ્રોજન ડેમોન્સ્ટ્રેશન એન્ડ ડેવલપમેન્ટ એન્વાયર્નમેન્ટ (HyDDen) છે, જ્યાં LCCનું નેતૃત્વ સંશોધક ક્રિશ્ચિયન જેગર કરે છે. બંનેનો હેતુ કાર્બન ફાઇબર કમ્પોઝીટનો ઉપયોગ કરીને યોગ્ય CGH2 ટાંકી બનાવવા માટે ઉત્પાદન પ્રક્રિયાના મોટા પાયે પ્રદર્શન બનાવવાનો છે.
સપાટ બેટરી કોષો (ડાબે) અને સ્ટીલ લાઇનર્સ અને કાર્બન ફાઇબર/ઇપોક્સી સંયુક્ત બાહ્ય શેલ (જમણે)થી બનેલા ક્યુબિક ટાઇપ 2 પ્રેશર વેસલ્સમાં નાના વ્યાસના સિલિન્ડર ઇન્સ્ટોલ કરવામાં આવે ત્યારે મર્યાદિત વોલ્યુમેટ્રિક કાર્યક્ષમતા હોય છે. છબી સ્ત્રોત: આકૃતિઓ 3 અને 6 રુફ અને ઝરેમ્બા એટ અલ દ્વારા "આંતરિક તણાવ પગ સાથે ટાઈપ II પ્રેશર બોક્સ વેસલ માટે સંખ્યાત્મક ડિઝાઇન અભિગમ"માંથી છે.
P4H એ પ્રાયોગિક ક્યુબ ટાંકી બનાવી છે જે કાર્બન ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ ઇપોક્સીમાં લપેટી સંયુક્ત ટેન્શન સ્ટ્રેપ/સ્ટ્રટ્સ સાથે થર્મોપ્લાસ્ટિક ફ્રેમનો ઉપયોગ કરે છે. HyDDen સમાન ડિઝાઇનનો ઉપયોગ કરશે, પરંતુ તમામ થર્મોપ્લાસ્ટિક સંયુક્ત ટાંકી બનાવવા માટે ઓટોમેટિક ફાઇબર લેઅપ (AFP) નો ઉપયોગ કરશે.
થીઓકોલ કોર્પોરેશન દ્વારા પેટન્ટ એપ્લિકેશનથી 1995 માં "કમ્પોઝિટ કોન્ફોર્મલ પ્રેશર વેસલ" થી 1997 માં જર્મન પેટન્ટ DE19749950C2 સુધી, સંકુચિત ગેસ જહાજોમાં "કોઈપણ ભૌમિતિક રૂપરેખાંકન હોઈ શકે છે", પરંતુ ખાસ કરીને સપાટ અને અનિયમિત આકાર, જે તેને સપોર્ટ કરે છે. . તત્વોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે જેથી તેઓ ગેસના વિસ્તરણના બળનો સામનો કરી શકે.
2006 લોરેન્સ લિવરમોર નેશનલ લેબોરેટરી (LLNL) પેપર ત્રણ અભિગમોનું વર્ણન કરે છે: એક ફિલામેન્ટ ઘા કોન્ફોર્મલ પ્રેશર વેસલ, આંતરિક ઓર્થોરોમ્બિક જાળી માળખું ધરાવતું માઇક્રોલેટીસ દબાણ જહાજ (2 સે.મી. અથવા તેનાથી ઓછા નાના કોષો), પાતળી-દિવાલોવાળા H2 કન્ટેનરથી ઘેરાયેલા, અને રેપ્લીકેટર કન્ટેનર, જેમાં ગુંદર ધરાવતા નાના ભાગો (દા.ત., ષટ્કોણ પ્લાસ્ટિક રિંગ્સ) અને પાતળા બાહ્ય શેલ ત્વચાની રચનાનો સમાવેશ થાય છે. ડુપ્લિકેટ કન્ટેનર મોટા કન્ટેનર માટે શ્રેષ્ઠ અનુકૂળ છે જ્યાં પરંપરાગત પદ્ધતિઓ લાગુ કરવી મુશ્કેલ હોઈ શકે છે.
2009 માં ફોક્સવેગન દ્વારા દાખલ કરાયેલ પેટન્ટ DE102009057170A વાહન-માઉન્ટેડ પ્રેશર વેસલનું વર્ણન કરે છે જે જગ્યાના ઉપયોગને સુધારતી વખતે ઉચ્ચ વજન કાર્યક્ષમતા પ્રદાન કરશે. લંબચોરસ ટાંકીઓ બે લંબચોરસ વિરુદ્ધ દિવાલો વચ્ચે ટેન્શન કનેક્ટર્સનો ઉપયોગ કરે છે, અને ખૂણા ગોળાકાર હોય છે.
ઉપરોક્ત અને અન્ય ખ્યાલો ગ્લેઈસ એટ અલ દ્વારા “સ્ટ્રેચ બાર્સ સાથે ઘન દબાણ વેસેલ્સ માટે પ્રક્રિયા વિકાસ” પેપરમાં ટાંકવામાં આવ્યા છે. ECCM20 ખાતે (જૂન 26-30, 2022, લૌઝેન, સ્વિટ્ઝર્લૅન્ડ). આ લેખમાં, તેણીએ માઈકલ રૂફ અને સ્વેન ઝારેમ્બા દ્વારા પ્રકાશિત TUM અભ્યાસને ટાંક્યો છે, જેમાં જાણવા મળ્યું છે કે લંબચોરસ બાજુઓને જોડતા ટેન્શન સ્ટ્રટ્સ સાથેનું ઘન દબાણ જહાજ સપાટ બેટરીની જગ્યામાં ફિટ થતા કેટલાક નાના સિલિન્ડરો કરતાં વધુ કાર્યક્ષમ છે, જે લગભગ 25 સિલિન્ડર પ્રદાન કરે છે. % વધુ. સંગ્રહ જગ્યા.
ગ્લેઈસના જણાવ્યા મુજબ, ફ્લેટ કેસમાં મોટી સંખ્યામાં નાના પ્રકાર 4 સિલિન્ડરો ઇન્સ્ટોલ કરવામાં સમસ્યા એ છે કે "સિલિન્ડરો વચ્ચેનું પ્રમાણ ઘણું ઓછું થઈ ગયું છે અને સિસ્ટમમાં ખૂબ મોટી H2 ગેસ પરમીશન સપાટી પણ છે. એકંદરે, સિસ્ટમ ક્યુબિક જાર કરતાં ઓછી સંગ્રહ ક્ષમતા પૂરી પાડે છે."
જો કે, ટાંકીની ક્યુબિક ડિઝાઇન સાથે અન્ય સમસ્યાઓ છે. "દેખીતી રીતે, સંકુચિત ગેસને કારણે, તમારે સપાટ દિવાલો પર બેન્ડિંગ ફોર્સનો સામનો કરવાની જરૂર છે," ગ્લેઈસે કહ્યું. "આ માટે, તમારે એક પ્રબલિત માળખાની જરૂર છે જે ટાંકીની દિવાલો સાથે આંતરિક રીતે જોડાય છે. પરંતુ કમ્પોઝીટ સાથે તે કરવું મુશ્કેલ છે.”
ગ્લેસ અને તેની ટીમે ફિલામેન્ટ વિન્ડિંગ પ્રક્રિયા માટે યોગ્ય હોય તે રીતે દબાણ જહાજમાં દબાણયુક્ત ટેન્શન બારને સામેલ કરવાનો પ્રયાસ કર્યો. તેણી સમજાવે છે, "ઉચ્ચ-વોલ્યુમ ઉત્પાદન માટે આ મહત્વપૂર્ણ છે, અને અમને ઝોનમાં દરેક લોડ માટે ફાઇબર ઓરિએન્ટેશનને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવા માટે કન્ટેનરની દિવાલોની વિન્ડિંગ પેટર્ન ડિઝાઇન કરવાની પણ મંજૂરી આપે છે."
P4H પ્રોજેક્ટ માટે ટ્રાયલ ક્યુબિક કમ્પોઝિટ ટાંકી બનાવવા માટે ચાર પગલાં. છબી ક્રેડિટ: "બ્રેસ સાથે ઘન દબાણ જહાજો માટે ઉત્પાદન પ્રક્રિયાનો વિકાસ", મ્યુનિકની ટેકનિકલ યુનિવર્સિટી, પોલિમર્સ4 હાઇડ્રોજન પ્રોજેક્ટ, ECCM20, જૂન 2022.
ઓન-ચેઈન હાંસલ કરવા માટે, ટીમે ઉપર બતાવ્યા પ્રમાણે, ચાર મુખ્ય પગલાઓનો સમાવેશ કરીને એક નવો ખ્યાલ વિકસાવ્યો છે. સ્ટેપ્સ પર કાળા રંગમાં દર્શાવવામાં આવેલા ટેન્શન સ્ટ્રટ્સ, MAI સ્કેલેટ પ્રોજેક્ટમાંથી લેવામાં આવેલી પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને બનાવાયેલ પ્રિફેબ્રિકેટેડ ફ્રેમ સ્ટ્રક્ચર છે. આ પ્રોજેક્ટ માટે, BMW એ ચાર ફાઇબર-રિઇનફોર્સ્ડ પલ્ટ્રુઝન સળિયાનો ઉપયોગ કરીને વિન્ડશિલ્ડ ફ્રેમ "ફ્રેમવર્ક" વિકસાવી, જે પછી પ્લાસ્ટિક ફ્રેમમાં મોલ્ડ કરવામાં આવી.
પ્રાયોગિક ક્યુબિક ટાંકીની ફ્રેમ. ષટ્કોણ હાડપિંજર વિભાગો 3D ટીયુએમ દ્વારા અનરિન્ફોર્સ્ડ PLA ફિલામેન્ટ (ટોપ) નો ઉપયોગ કરીને મુદ્રિત કરવામાં આવે છે, CF/PA6 પલ્ટ્રુઝન સળિયાને ટેન્શન કૌંસ (મધ્યમ) તરીકે દાખલ કરે છે અને પછી કૌંસ (નીચે) ની આસપાસ ફિલામેન્ટ લપેટીને. છબી ક્રેડિટ: મ્યુનિક એલસીસીની તકનીકી યુનિવર્સિટી.
"વિચાર એ છે કે તમે ક્યુબિક ટાંકીની ફ્રેમને મોડ્યુલર સ્ટ્રક્ચર તરીકે બનાવી શકો છો," ગ્લેસે કહ્યું. "આ મોડ્યુલોને પછી મોલ્ડિંગ ટૂલમાં મૂકવામાં આવે છે, ટેન્શન સ્ટ્રટ્સને ફ્રેમ મોડ્યુલમાં મૂકવામાં આવે છે, અને પછી MAI સ્કેલેટની પદ્ધતિનો ઉપયોગ સ્ટ્રટ્સની આસપાસ તેમને ફ્રેમ ભાગો સાથે એકીકૃત કરવા માટે કરવામાં આવે છે." સામૂહિક ઉત્પાદન પદ્ધતિ, પરિણામે એક માળખું કે જે પછી સંગ્રહ ટાંકી સંયુક્ત શેલને લપેટવા માટે મેન્ડ્રેલ અથવા કોર તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે.
TUM એ ઘન બાજુઓ, ગોળાકાર ખૂણાઓ અને ઉપર અને નીચે ષટ્કોણ પેટર્ન સાથે ક્યુબિક "ગાદી" તરીકે ટાંકી ફ્રેમ ડિઝાઇન કરી છે, જેના દ્વારા સંબંધો દાખલ કરી અને જોડી શકાય છે. આ રેક્સ માટેના છિદ્રો પણ 3D પ્રિન્ટેડ હતા. "અમારી પ્રારંભિક પ્રાયોગિક ટાંકી માટે, અમે પોલિલેક્ટિક એસિડ [PLA, બાયો-આધારિત થર્મોપ્લાસ્ટિક] નો ઉપયોગ કરીને 3D પ્રિન્ટેડ ષટ્કોણ ફ્રેમ વિભાગો કર્યા છે કારણ કે તે સરળ અને સસ્તું હતું," ગ્લેસે કહ્યું.
ટીમે જોડાણ તરીકે ઉપયોગ કરવા માટે SGL કાર્બન (Meitingen, Germany) પાસેથી 68 પલ્ટ્રુડેડ કાર્બન ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ પોલિમાઇડ 6 (PA6) સળિયા ખરીદ્યા. ગ્લેઈસ કહે છે, “વિભાવનાને ચકાસવા માટે, અમે કોઈ મોલ્ડિંગ કર્યું નથી, પરંતુ 3D પ્રિન્ટેડ હનીકોમ્બ કોર ફ્રેમમાં ખાલી સ્પેસર્સ દાખલ કર્યા અને તેમને ઇપોક્સી ગુંદરથી ગુંદર કર્યા. આ પછી ટાંકીને વાઇન્ડિંગ કરવા માટે મેન્ડ્રેલ પ્રદાન કરે છે." તેણી નોંધે છે કે આ સળિયા પવન માટે પ્રમાણમાં સરળ હોવા છતાં, કેટલીક નોંધપાત્ર સમસ્યાઓ છે જેનું વર્ણન પછીથી કરવામાં આવશે.
"પ્રથમ તબક્કે, અમારો ધ્યેય ડિઝાઇનની ઉત્પાદનક્ષમતા દર્શાવવાનો હતો અને ઉત્પાદન ખ્યાલમાં સમસ્યાઓ ઓળખવાનો હતો," ગ્લીસે સમજાવ્યું. “તેથી તાણ સ્ટ્રટ્સ હાડપિંજરની રચનાની બાહ્ય સપાટીથી બહાર નીકળે છે, અને અમે ભીના ફિલામેન્ટ વિન્ડિંગનો ઉપયોગ કરીને કાર્બન તંતુઓને આ કોર સાથે જોડીએ છીએ. તે પછી, ત્રીજા પગલામાં, અમે દરેક ટાઇ સળિયાના માથાને વાળીએ છીએ. થર્મોપ્લાસ્ટિક, તેથી અમે ફક્ત માથાને ફરીથી આકાર આપવા માટે ગરમીનો ઉપયોગ કરીએ છીએ જેથી તે ચપટી થઈ જાય અને રેપિંગના પ્રથમ સ્તરમાં લૉક થઈ જાય. પછી અમે ફરીથી સ્ટ્રક્ચરને લપેટીને આગળ વધીએ છીએ જેથી ફ્લેટ થ્રસ્ટ હેડ ટાંકીની અંદર ભૌમિતિક રીતે બંધ થઈ જાય. દિવાલો પર લેમિનેટ.
વિન્ડિંગ માટે સ્પેસર કેપ. TUM ફિલામેન્ટ વિન્ડિંગ દરમિયાન રેસાને ગૂંચવતા અટકાવવા માટે ટેન્શન સળિયાના છેડા પર પ્લાસ્ટિક કેપ્સનો ઉપયોગ કરે છે. છબી ક્રેડિટ: મ્યુનિક એલસીસીની તકનીકી યુનિવર્સિટી.
ગ્લેસે પુનરોચ્ચાર કર્યો કે આ પ્રથમ ટાંકી ખ્યાલનો પુરાવો છે. "3D પ્રિન્ટીંગ અને ગુંદરનો ઉપયોગ ફક્ત પ્રારંભિક પરીક્ષણ માટે હતો અને અમને કેટલીક સમસ્યાઓનો ખ્યાલ આપ્યો. ઉદાહરણ તરીકે, વિન્ડિંગ દરમિયાન, ફિલામેન્ટ્સ તાણના સળિયાના છેડાથી પકડાઈ ગયા હતા, જેના કારણે ફાઈબર તૂટી જાય છે, ફાઈબરને નુકસાન થાય છે અને તેનો સામનો કરવા માટે ફાઈબરની માત્રામાં ઘટાડો થાય છે. અમે ઉત્પાદન સહાયક તરીકે કેટલીક પ્લાસ્ટિક કેપ્સનો ઉપયોગ કર્યો હતો જે પ્રથમ વાઇન્ડિંગ સ્ટેપ પહેલા ધ્રુવો પર મૂકવામાં આવી હતી. પછી, જ્યારે આંતરિક લેમિનેટ બનાવવામાં આવ્યા હતા, ત્યારે અમે આ રક્ષણાત્મક કેપ્સને દૂર કરી હતી અને અંતિમ રેપિંગ પહેલાં ધ્રુવોના છેડાને ફરીથી આકાર આપ્યો હતો."
ટીમે વિવિધ પુનર્નિર્માણ દૃશ્યો સાથે પ્રયોગ કર્યો. ગ્રેસ કહે છે, "જેઓ આસપાસ જુએ છે તેઓ શ્રેષ્ઠ કામ કરે છે." “ઉપરાંત, પ્રોટોટાઇપિંગ તબક્કા દરમિયાન, અમે ગરમી લાગુ કરવા અને ટાઇ સળિયાના છેડાને ફરીથી આકાર આપવા માટે સુધારેલા વેલ્ડીંગ ટૂલનો ઉપયોગ કર્યો. સામૂહિક ઉત્પાદનના ખ્યાલમાં, તમારી પાસે એક મોટું સાધન હશે જે સ્ટ્રટ્સના તમામ છેડાઓને એક જ સમયે આંતરિક પૂર્ણાહુતિ લેમિનેટમાં આકાર આપી શકે છે. . "
ડ્રોબાર હેડનો આકાર બદલાયો. TUM એ વિવિધ વિભાવનાઓ સાથે પ્રયોગ કર્યો અને ટાંકીની દિવાલ લેમિનેટ સાથે જોડવા માટે સંયુક્ત સંબંધોના છેડાને સંરેખિત કરવા માટે વેલ્ડમાં ફેરફાર કર્યા. છબી ક્રેડિટ: "બ્રેસ સાથે ઘન દબાણ જહાજો માટે ઉત્પાદન પ્રક્રિયાનો વિકાસ", મ્યુનિકની ટેકનિકલ યુનિવર્સિટી, પોલિમર્સ4 હાઇડ્રોજન પ્રોજેક્ટ, ECCM20, જૂન 2022.
આમ, પ્રથમ વિન્ડિંગ સ્ટેપ પછી લેમિનેટ મટાડવામાં આવે છે, પોસ્ટ્સને ફરીથી આકાર આપવામાં આવે છે, TUM ફિલામેન્ટ્સનું બીજું વિન્ડિંગ પૂર્ણ કરે છે, અને પછી બહારની ટાંકી દિવાલ લેમિનેટ બીજી વખત ઠીક થાય છે. મહેરબાની કરીને નોંધ કરો કે આ એક પ્રકાર 5 ટાંકી ડિઝાઇન છે, જેનો અર્થ છે કે તેમાં ગેસ અવરોધ તરીકે પ્લાસ્ટિક લાઇનર નથી. નીચેના આગળના પગલાં વિભાગમાં ચર્ચા જુઓ.
"અમે પ્રથમ ડેમોને ક્રોસ સેક્શનમાં કાપી નાખ્યો અને કનેક્ટેડ વિસ્તારને મેપ કર્યો," ગ્લેસે કહ્યું. "એક ક્લોઝ-અપ બતાવે છે કે અમને લેમિનેટ સાથે કેટલીક ગુણવત્તા સમસ્યાઓ હતી, જેમાં સ્ટ્રટ હેડ આંતરિક લેમિનેટ પર સપાટ નહોતા."
ટાંકીની આંતરિક અને બાહ્ય દિવાલોના લેમિનેટ વચ્ચેના અંતર સાથે સમસ્યાઓનું નિરાકરણ. સંશોધિત ટાઈ રોડ હેડ પ્રાયોગિક ટાંકીના પ્રથમ અને બીજા વળાંક વચ્ચે અંતર બનાવે છે. છબી ક્રેડિટ: મ્યુનિક એલસીસીની તકનીકી યુનિવર્સિટી.
આ પ્રારંભિક 450 x 290 x 80mm ટાંકી ગયા ઉનાળામાં પૂર્ણ થઈ હતી. "ત્યારથી અમે ઘણી પ્રગતિ કરી છે, પરંતુ અમારી પાસે હજુ પણ આંતરિક અને બાહ્ય લેમિનેટ વચ્ચેનું અંતર છે," ગ્લેસે કહ્યું. “તેથી અમે તે જગ્યાઓને સ્વચ્છ, ઉચ્ચ સ્નિગ્ધતાવાળા રેઝિનથી ભરવાનો પ્રયાસ કર્યો. આ વાસ્તવમાં સ્ટડ્સ અને લેમિનેટ વચ્ચેના જોડાણને સુધારે છે, જે યાંત્રિક તણાવને મોટા પ્રમાણમાં વધારે છે."
ટીમે ઇચ્છિત વિન્ડિંગ પેટર્ન માટેના ઉકેલો સહિત ટાંકીની ડિઝાઇન અને પ્રક્રિયા વિકસાવવાનું ચાલુ રાખ્યું. "પરીક્ષણ ટાંકીની બાજુઓ સંપૂર્ણપણે વળાંકવાળી ન હતી કારણ કે આ ભૂમિતિ માટે વિન્ડિંગ પાથ બનાવવાનું મુશ્કેલ હતું," ગ્લેસે સમજાવ્યું. “અમારો પ્રારંભિક વિન્ડિંગ એંગલ 75° હતો, પરંતુ અમે જાણતા હતા કે આ દબાણ જહાજમાં ભારને પહોંચી વળવા માટે બહુવિધ સર્કિટની જરૂર હતી. અમે હજી પણ આ સમસ્યાનો ઉકેલ શોધી રહ્યા છીએ, પરંતુ હાલમાં બજારમાં ઉપલબ્ધ સોફ્ટવેર સાથે તે સરળ નથી. તે ફોલો-અપ પ્રોજેક્ટ બની શકે છે.
ગ્લેઈસ કહે છે, “અમે આ પ્રોડક્શન કન્સેપ્ટની શક્યતા દર્શાવી છે, પરંતુ લેમિનેટ વચ્ચેના જોડાણને સુધારવા અને ટાઈ સળિયાને ફરીથી આકાર આપવા માટે અમારે વધુ કામ કરવાની જરૂર છે. "પરીક્ષણ મશીન પર બાહ્ય પરીક્ષણ. તમે સ્પેસર્સને લેમિનેટમાંથી બહાર કાઢો છો અને તે સાંધા સહન કરી શકે તેવા યાંત્રિક ભારનું પરીક્ષણ કરો છો."
Polymers4Hydrogen પ્રોજેક્ટનો આ ભાગ 2023 ના અંતમાં પૂર્ણ થશે, તે સમય સુધીમાં Gleis બીજી નિદર્શન ટાંકી પૂર્ણ કરવાની આશા રાખે છે. રસપ્રદ વાત એ છે કે, આજે ડિઝાઇનમાં ફ્રેમમાં સુઘડ પ્રબલિત થર્મોપ્લાસ્ટિક્સ અને ટાંકીની દિવાલોમાં થર્મોસેટ કમ્પોઝિટનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. શું આ હાઇબ્રિડ અભિગમનો ઉપયોગ અંતિમ નિદર્શન ટાંકીમાં કરવામાં આવશે? "હા," ગ્રેસે કહ્યું. "Polymers4Hydrogen પ્રોજેક્ટમાં અમારા ભાગીદારો બહેતર હાઇડ્રોજન અવરોધ ગુણધર્મો સાથે ઇપોક્સી રેઝિન અને અન્ય સંયુક્ત મેટ્રિક્સ સામગ્રી વિકસાવી રહ્યા છે." તેણી આ કાર્ય પર કામ કરતા બે ભાગીદારોની યાદી આપે છે, PCCL અને યુનિવર્સિટી ઓફ ટેમ્પેર (ટેમ્પેર, ફિનલેન્ડ).
Gleiss અને તેની ટીમે LCC conformal Composite Tank ના બીજા HyDDen પ્રોજેક્ટ પર Jaeger સાથે માહિતીની આપલે કરી અને વિચારોની ચર્ચા પણ કરી.
જેગર કહે છે, "અમે રિસર્ચ ડ્રોન માટે કન્ફોર્મલ કમ્પોઝિટ પ્રેશર વેસલનું ઉત્પાદન કરીશું." “આ એરોસ્પેસના બે વિભાગો અને TUM – LCC અને ડિપાર્ટમેન્ટ ઓફ હેલિકોપ્ટર ટેકનોલોજી (HT) વચ્ચેનો સહયોગ છે. આ પ્રોજેક્ટ 2024 ના અંત સુધીમાં પૂર્ણ થશે અને અમે હાલમાં દબાણ જહાજને પૂર્ણ કરી રહ્યા છીએ. એક ડિઝાઇન જે એરોસ્પેસ અને ઓટોમોટિવ અભિગમની વધુ છે. આ પ્રારંભિક કન્સેપ્ટ સ્ટેજ પછી, આગળનું પગલું વિગતવાર માળખાકીય મોડેલિંગ કરવાનું છે અને દિવાલ માળખાના અવરોધ પ્રદર્શનની આગાહી કરવાનું છે.
"સમગ્ર વિચાર હાઇબ્રિડ ઇંધણ સેલ અને બેટરી પ્રોપલ્શન સિસ્ટમ સાથે સંશોધનાત્મક ડ્રોન વિકસાવવાનો છે," તેમણે ચાલુ રાખ્યું. તે હાઈ પાવર લોડ (એટલે ​​કે ટેકઓફ અને લેન્ડિંગ) દરમિયાન બેટરીનો ઉપયોગ કરશે અને પછી લાઇટ લોડ ક્રૂઝિંગ દરમિયાન ફ્યુઅલ સેલ પર સ્વિચ કરશે. "HT ટીમ પાસે પહેલેથી જ એક સંશોધન ડ્રોન હતું અને તેણે બેટરી અને ફ્યુઅલ સેલ બંનેનો ઉપયોગ કરવા માટે પાવરટ્રેનને ફરીથી ડિઝાઇન કરી હતી," યેગરે કહ્યું. "તેઓએ આ ટ્રાન્સમિશનને ચકાસવા માટે CGH2 ટાંકી પણ ખરીદી હતી."
"મારી ટીમને પ્રેશર ટાંકીનો પ્રોટોટાઇપ બનાવવાનું કામ સોંપવામાં આવ્યું હતું જે ફિટ થશે, પરંતુ નળાકાર ટાંકી બનાવશે તેવી પેકેજિંગ સમસ્યાઓને કારણે નહીં," તે સમજાવે છે. “એક ચપટી ટાંકી પવનની પ્રતિરોધક ક્ષમતા પ્રદાન કરતી નથી. તેથી તમે વધુ સારું ફ્લાઇટ પર્ફોર્મન્સ મેળવો છો.” ટાંકીના પરિમાણો આશરે. 830 x 350 x 173 મીમી.
સંપૂર્ણપણે થર્મોપ્લાસ્ટિક AFP સુસંગત ટાંકી. HyDDen પ્રોજેક્ટ માટે, TUM ખાતેની LCC ટીમે શરૂઆતમાં ગ્લેસ (ઉપર) દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાતા સમાન અભિગમની શોધ કરી, પરંતુ પછી ઘણા માળખાકીય મોડ્યુલોના સંયોજનનો ઉપયોગ કરીને અભિગમ તરફ આગળ વધ્યા, જે પછી AFP (નીચે) નો ઉપયોગ કરીને વધુ પડતો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો. છબી ક્રેડિટ: મ્યુનિક એલસીસીની તકનીકી યુનિવર્સિટી.
"એક વિચાર એલિઝાબેથ [ગ્લીસના] અભિગમ જેવો જ છે," યેગર કહે છે, "ઊંચા બેન્ડિંગ ફોર્સ્સની ભરપાઈ કરવા માટે જહાજની દિવાલ પર તાણના કૌંસ લગાવવા માટે. જો કે, ટાંકી બનાવવા માટે વિન્ડિંગ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરવાને બદલે, અમે AFP નો ઉપયોગ કરીએ છીએ. તેથી, અમે દબાણ જહાજનો એક અલગ વિભાગ બનાવવા વિશે વિચાર્યું, જેમાં રેક્સ પહેલેથી જ એકીકૃત છે. આ અભિગમે મને આમાંના ઘણા સંકલિત મોડ્યુલોને જોડવાની મંજૂરી આપી અને પછી અંતિમ AFP વિન્ડિંગ પહેલાં બધું સીલ કરવા માટે એન્ડ કેપ લાગુ કરી.
"અમે આવા ખ્યાલને અંતિમ સ્વરૂપ આપવાનો પ્રયાસ કરી રહ્યા છીએ," તેમણે આગળ કહ્યું, "અને સામગ્રીની પસંદગીનું પરીક્ષણ પણ શરૂ કરીએ છીએ, જે H2 ગેસના પ્રવેશ માટે જરૂરી પ્રતિકારની ખાતરી કરવા માટે ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે. આ માટે, અમે મુખ્યત્વે થર્મોપ્લાસ્ટિક સામગ્રીનો ઉપયોગ કરીએ છીએ અને AFP મશીનમાં સામગ્રી આ પ્રવેશ વર્તન અને પ્રક્રિયાને કેવી રીતે અસર કરશે તેના પર કામ કરી રહ્યા છીએ. તે સમજવું અગત્યનું છે કે શું સારવારની અસર થશે અને જો કોઈ પોસ્ટ-પ્રોસેસિંગ જરૂરી છે. અમે એ પણ જાણવા માંગીએ છીએ કે શું અલગ-અલગ સ્ટેક્સ પ્રેશર વેસલ દ્વારા હાઇડ્રોજનના પ્રવેશને અસર કરશે.”
આ ટાંકી સંપૂર્ણપણે થર્મોપ્લાસ્ટિકની બનેલી હશે અને સ્ટ્રીપ્સ Teijin Carbon Europe GmbH (વુપરટલ, જર્મની) દ્વારા સપ્લાય કરવામાં આવશે. "અમે તેમના PPS [પોલિફેનીલીન સલ્ફાઇડ], PEEK [પોલિએથર કેટોન] અને LM PAEK [લો મેલ્ટિંગ પોલિઅરિલ કીટોન] સામગ્રીનો ઉપયોગ કરીશું," યેગરે કહ્યું. "પછી સરખામણીઓ એ જોવા માટે કરવામાં આવે છે કે પેનિટ્રેશન પ્રોટેક્શન માટે કયું શ્રેષ્ઠ છે અને બહેતર પ્રદર્શન સાથે ભાગોનું ઉત્પાદન કરવામાં આવે છે." તે આગામી વર્ષમાં પરીક્ષણ, માળખાકીય અને પ્રક્રિયા મોડેલિંગ અને પ્રથમ પ્રદર્શન પૂર્ણ કરવાની આશા રાખે છે.
સંશોધન કાર્ય COMET મોડ્યુલ “Polymers4Hydrogen” (ID 21647053) અંતર્ગત ફેડરલ મિનિસ્ટ્રી ફોર ક્લાઈમેટ ચેન્જ, પર્યાવરણ, ઉર્જા, ગતિશીલતા, નવીનતા અને ટેકનોલોજી અને ફેડરલ મિનિસ્ટ્રી ફોર ડિજીટલ ટેક્નોલોજી અને અર્થશાસ્ત્રના COMET પ્રોગ્રામ અંતર્ગત હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું. . લેખકો સહભાગી ભાગીદારો પોલિમર કોમ્પિટન્સ સેન્ટર લીઓબેન જીએમબીએચ (પીસીસીએલ, ઓસ્ટ્રિયા), મોન્ટાયુનિવર્સિટેટ લીઓબેન (પોલિમર એન્જીનીયરીંગ અને સાયન્સ ફેકલ્ટી, પોલિમર મટીરીયલ્સના રસાયણશાસ્ત્ર વિભાગ, સામગ્રી વિજ્ઞાન અને પોલિમર ટેસ્ટીંગ વિભાગ), યુનિવર્સિટી ઓફ ટેમ્પેર (એન્જિનિયરીંગ ફેકલ્ટી) નો આભાર માને છે. સામગ્રી). ) વિજ્ઞાન), પીક ટેકનોલોજી અને ફૌરેસિયાએ આ સંશોધન કાર્યમાં સહયોગ આપ્યો હતો. COMET-Modul ને ઑસ્ટ્રિયા સરકાર અને સ્ટાયરિયા રાજ્યની સરકાર દ્વારા ભંડોળ પૂરું પાડવામાં આવે છે.
લોડ-બેરિંગ સ્ટ્રક્ચર્સ માટે પ્રી-રિઇનફોર્સ્ડ શીટ્સમાં સતત ફાઇબર હોય છે - માત્ર કાચમાંથી જ નહીં, પણ કાર્બન અને એરામિડમાંથી પણ.
સંયુક્ત ભાગો બનાવવાની ઘણી રીતો છે. તેથી, ચોક્કસ ભાગ માટે પદ્ધતિની પસંદગી સામગ્રી, ભાગની ડિઝાઇન અને અંતિમ ઉપયોગ અથવા એપ્લિકેશન પર આધારિત છે. અહીં પસંદગી માર્ગદર્શિકા છે.
શોકર કમ્પોઝિટ અને આરએન્ડએમ ઇન્ટરનેશનલ રિસાયકલ કરેલ કાર્બન ફાઇબર સપ્લાય ચેઇન વિકસાવી રહ્યા છે જે શૂન્ય કતલ, વર્જિન ફાઇબર કરતાં ઓછી કિંમત પૂરી પાડે છે અને આખરે તે લંબાઈ પ્રદાન કરશે જે માળખાકીય ગુણધર્મોમાં સતત ફાઇબર સુધી પહોંચે છે.