म्यूनिख तकनीकी विश्वविद्यालय ने हाइड्रोजन भंडारण क्षमता बढ़ाने के लिए कार्बन फाइबर कंपोजिट का उपयोग करके अनुरूप घनाकार टैंक विकसित किए | कंपोजिट की दुनिया

BEV और FCEV के लिए मानक फ्लैट-प्लेटफॉर्म टैंक थर्मोप्लास्टिक और थर्मोसेट कंपोजिट का उपयोग करते हैं, जिनमें कंकालनुमा संरचना होती है जो 25% अधिक H2 भंडारण क्षमता प्रदान करती है। #हाइड्रोजन #ट्रेंड्स
बीएमडब्ल्यू के साथ एक सहयोगात्मक अध्ययन से यह पता चलने के बाद कि एक घनाकार टैंक कई छोटे सिलेंडरों की तुलना में अधिक आयतन दक्षता प्रदान कर सकता है, म्यूनिख तकनीकी विश्वविद्यालय ने एक मिश्रित संरचना और बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए एक विनिर्माण प्रक्रिया विकसित करने की परियोजना शुरू की। चित्र साभार: टीयू ड्रेसडेन (ऊपर) बाएँ, म्यूनिख तकनीकी विश्वविद्यालय, कार्बन कंपोजिट विभाग (एलसीसी)
शून्य उत्सर्जन (H2) हाइड्रोजन से चलने वाले फ्यूल सेल इलेक्ट्रिक वाहन (FCEV) शून्य पर्यावरणीय लक्ष्यों को प्राप्त करने का एक अतिरिक्त साधन प्रदान करते हैं। H2 इंजन वाली फ्यूल सेल यात्री कार को 5-7 मिनट में भरा जा सकता है और इसकी रेंज 500 किमी है, लेकिन कम उत्पादन मात्रा के कारण वर्तमान में यह अधिक महंगी है। लागत कम करने का एक तरीका BEV और FCEV मॉडल के लिए एक मानक प्लेटफॉर्म का उपयोग करना है। वर्तमान में यह संभव नहीं है क्योंकि FCEV में 700 बार पर संपीड़ित H2 गैस (CGH2) को स्टोर करने के लिए उपयोग किए जाने वाले टाइप 4 बेलनाकार टैंक, इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए सावधानीपूर्वक डिज़ाइन किए गए अंडरबॉडी बैटरी कंपार्टमेंट के लिए उपयुक्त नहीं हैं। हालांकि, तकिए और घन के आकार के प्रेशर वेसल इस फ्लैट पैकेजिंग स्पेस में फिट हो सकते हैं।
थिओकोल कॉर्प द्वारा 1995 में दायर किया गया "कंपोजिट कन्फॉर्मल प्रेशर वेसल" के लिए पेटेंट यूएस5577630ए (बाएं) और बीएमडब्ल्यू द्वारा 2009 में पेटेंट कराया गया आयताकार प्रेशर वेसल (दाएं)।
म्यूनिख तकनीकी विश्वविद्यालय (TUM, म्यूनिख, जर्मनी) का कार्बन कंपोजिट विभाग (LCC) इस अवधारणा को विकसित करने के लिए दो परियोजनाओं में शामिल है। पहली परियोजना है पॉलीमर्स4हाइड्रोजन (P4H), जिसका नेतृत्व लियोबेन पॉलीमर कॉम्पिटेंस सेंटर (PCCL, लियोबेन, ऑस्ट्रिया) कर रहा है। LCC के इस कार्य पैकेज का नेतृत्व फेलो एलिजाबेथ ग्लेस कर रही हैं।
दूसरी परियोजना हाइड्रोजन प्रदर्शन और विकास पर्यावरण (HyDDen) है, जिसका नेतृत्व शोधकर्ता क्रिश्चियन जैगर कर रहे हैं। दोनों परियोजनाओं का उद्देश्य कार्बन फाइबर कंपोजिट का उपयोग करके उपयुक्त CGH2 टैंक बनाने की निर्माण प्रक्रिया का बड़े पैमाने पर प्रदर्शन करना है।
समतल बैटरी सेल (बाएं) और स्टील लाइनर तथा कार्बन फाइबर/एपॉक्सी कंपोजिट बाहरी परत से बने घनाकार टाइप 2 प्रेशर वेसल (दाएं) में छोटे व्यास के सिलेंडरों को स्थापित करने पर आयतनिक दक्षता सीमित होती है। चित्र स्रोत: चित्र 3 और 6, रूफ और ज़ारेम्बा एट अल द्वारा लिखित “आंतरिक तनाव लेग वाले टाइप II प्रेशर बॉक्स वेसल के लिए संख्यात्मक डिज़ाइन दृष्टिकोण” से लिए गए हैं।
P4H ने एक प्रायोगिक घनाकार टैंक का निर्माण किया है जिसमें कार्बन फाइबर प्रबलित एपॉक्सी में लिपटे कंपोजिट टेंशन स्ट्रैप/स्ट्रट्स के साथ थर्मोप्लास्टिक फ्रेम का उपयोग किया गया है। HyDDen भी इसी तरह के डिज़ाइन का उपयोग करेगा, लेकिन सभी थर्मोप्लास्टिक कंपोजिट टैंकों के निर्माण के लिए स्वचालित फाइबर लेआउट (AFP) तकनीक का उपयोग करेगा।
1995 में थिओकोल कॉर्प द्वारा "कंपोजिट कन्फॉर्मल प्रेशर वेसल" के लिए दायर पेटेंट आवेदन से लेकर 1997 में जर्मन पेटेंट DE19749950C2 तक, संपीड़ित गैस पात्रों का "कोई भी ज्यामितीय विन्यास" हो सकता है, लेकिन विशेष रूप से सपाट और अनियमित आकार, एक गुहा में जो खोल समर्थन से जुड़ा होता है। ऐसे तत्वों का उपयोग किया जाता है ताकि वे गैस के विस्तार बल का सामना कर सकें।
लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी (एलएलएनएल) के 2006 के एक शोध पत्र में तीन दृष्टिकोणों का वर्णन किया गया है: एक फिलामेंट वाउंड कन्फॉर्मल प्रेशर वेसल, एक माइक्रोलैटिस प्रेशर वेसल जिसमें एक आंतरिक ऑर्थोरोम्बिक लैटिस संरचना (2 सेमी या उससे कम के छोटे सेल) होती है, जो एक पतली दीवार वाले H2 कंटेनर से घिरी होती है, और एक रेप्लिकेटर कंटेनर, जिसमें चिपकाए गए छोटे भागों (जैसे, षट्कोणीय प्लास्टिक रिंग) से बनी एक आंतरिक संरचना और पतली बाहरी परत होती है। डुप्लिकेट कंटेनर बड़े कंटेनरों के लिए सबसे उपयुक्त होते हैं जहां पारंपरिक विधियों को लागू करना मुश्किल हो सकता है।
वोक्सवैगन द्वारा 2009 में दायर पेटेंट DE102009057170A में एक वाहन-माउंटेड प्रेशर वेसल का वर्णन किया गया है जो बेहतर स्थान उपयोग के साथ-साथ उच्च भार दक्षता प्रदान करेगा। आयताकार टैंक दो आयताकार विपरीत दीवारों के बीच तनाव कनेक्टर्स का उपयोग करते हैं, और कोने गोल होते हैं।
उपरोक्त और अन्य अवधारणाओं का उल्लेख ग्लीस ने ECCM20 (26-30 जून, 2022, लॉज़ेन, स्विट्जरलैंड) में ग्लीस एट अल द्वारा प्रस्तुत शोध पत्र "स्ट्रेच बार के साथ घनाकार दबाव पात्रों के लिए प्रक्रिया विकास" में किया है। इस लेख में, उन्होंने माइकल रूफ और स्वेन ज़ारेम्बा द्वारा प्रकाशित एक TUM अध्ययन का हवाला दिया है, जिसमें पाया गया कि आयताकार भुजाओं को जोड़ने वाले तनाव स्ट्रट्स वाला एक घनाकार दबाव पात्र, एक सपाट बैटरी के स्थान में फिट होने वाले कई छोटे सिलेंडरों की तुलना में अधिक कुशल है, और लगभग 25% अधिक भंडारण स्थान प्रदान करता है।
ग्लीस के अनुसार, एक सपाट आवरण में बड़ी संख्या में छोटे प्रकार के 4 सिलेंडरों को स्थापित करने में समस्या यह है कि "सिलेंडरों के बीच का आयतन बहुत कम हो जाता है और सिस्टम में H2 गैस के पारगमन के लिए बहुत अधिक सतह क्षेत्र होता है। कुल मिलाकर, यह सिस्टम घनाकार जारों की तुलना में कम भंडारण क्षमता प्रदान करता है।"
हालांकि, टैंक के घनाकार डिज़ाइन में कुछ अन्य समस्याएं भी हैं। ग्लीस ने कहा, "स्पष्ट रूप से, संपीड़ित गैस के कारण, सपाट दीवारों पर लगने वाले झुकाव बलों का प्रतिकार करना आवश्यक है। इसके लिए, एक प्रबलित संरचना की आवश्यकता होती है जो टैंक की दीवारों से आंतरिक रूप से जुड़ी हो। लेकिन कंपोजिट सामग्री से ऐसा करना मुश्किल है।"
ग्लेस और उनकी टीम ने फिलामेंट वाइंडिंग प्रक्रिया के लिए उपयुक्त तरीके से प्रेशर वेसल में सुदृढ़ीकरण तनाव छड़ों को शामिल करने का प्रयास किया। वे बताती हैं, "यह उच्च मात्रा में उत्पादन के लिए महत्वपूर्ण है, और इससे हमें कंटेनर की दीवारों के वाइंडिंग पैटर्न को इस तरह से डिज़ाइन करने की सुविधा भी मिलती है जिससे ज़ोन में प्रत्येक लोड के लिए फाइबर ओरिएंटेशन को अनुकूलित किया जा सके।"
P4H परियोजना के लिए एक प्रायोगिक घनाकार मिश्रित टैंक बनाने के चार चरण। चित्र साभार: “ब्रेज़ के साथ घनाकार दबाव पात्रों के उत्पादन प्रक्रिया का विकास”, म्यूनिख तकनीकी विश्वविद्यालय, पॉलीमर्स4हाइड्रोजन परियोजना, ECCM20, जून 2022।
ऑन-चेन तकनीक हासिल करने के लिए, टीम ने एक नई अवधारणा विकसित की है जिसमें ऊपर दिखाए गए अनुसार चार मुख्य चरण शामिल हैं। चरणों पर काले रंग में दिखाए गए टेंशन स्ट्रट्स, एमएआई स्केलेट परियोजना से ली गई विधियों का उपयोग करके निर्मित एक पूर्वनिर्मित फ्रेम संरचना हैं। इस परियोजना के लिए, बीएमडब्ल्यू ने चार फाइबर-प्रबलित पल्ट्रूज़न रॉड का उपयोग करके एक विंडशील्ड फ्रेम "ढांचा" विकसित किया, जिसे बाद में प्लास्टिक फ्रेम में ढाला गया।
एक प्रायोगिक घनाकार टैंक का ढांचा। षट्कोणीय कंकाल खंड, जिन्हें TUM द्वारा असंबलित PLA फिलामेंट का उपयोग करके 3D प्रिंट किया गया है (ऊपर), तनाव ब्रेसिज़ के रूप में CF/PA6 पल्ट्रूज़न रॉड्स को सम्मिलित करके (मध्य), और फिर ब्रेसिज़ के चारों ओर फिलामेंट को लपेटकर (नीचे)। चित्र साभार: म्यूनिख तकनीकी विश्वविद्यालय LCC।
ग्लेस ने कहा, "विचार यह है कि आप एक घनाकार टैंक के फ्रेम को मॉड्यूलर संरचना के रूप में बना सकते हैं। इन मॉड्यूल को फिर एक मोल्डिंग टूल में रखा जाता है, फ्रेम मॉड्यूल में टेंशन स्ट्रट्स लगाए जाते हैं, और फिर एमएआई स्केलेट की विधि का उपयोग स्ट्रट्स के चारों ओर फ्रेम भागों के साथ उन्हें एकीकृत करने के लिए किया जाता है।" यह एक बड़े पैमाने पर उत्पादन विधि है, जिसके परिणामस्वरूप एक ऐसी संरचना बनती है जिसका उपयोग बाद में स्टोरेज टैंक के कंपोजिट शेल को लपेटने के लिए मैंड्रेल या कोर के रूप में किया जाता है।
टीएम ने टैंक के फ्रेम को ठोस किनारों, गोल कोनों और ऊपर व नीचे षट्भुजाकार पैटर्न वाले घनाकार "कुशन" के रूप में डिज़ाइन किया, जिसमें डोरियाँ डाली और जोड़ी जा सकती हैं। इन रैकों के लिए छेद भी 3डी प्रिंट किए गए थे। ग्लेस ने कहा, "अपने शुरुआती प्रायोगिक टैंक के लिए, हमने पॉलीलैक्टिक एसिड [पीएलए, एक जैव-आधारित थर्मोप्लास्टिक] का उपयोग करके षट्भुजाकार फ्रेम सेक्शन को 3डी प्रिंट किया क्योंकि यह आसान और सस्ता था।"
टीम ने रस्सियों को बांधने के लिए एसजीएल कार्बन (मीटिंगेन, जर्मनी) से 68 पुल्ट्रूडेड कार्बन फाइबर प्रबलित पॉलीमाइड 6 (पीए6) छड़ें खरीदीं। ग्लीस कहती हैं, "इस अवधारणा का परीक्षण करने के लिए, हमने कोई मोल्डिंग नहीं की, बल्कि 3डी प्रिंटेड हनीकॉम्ब कोर फ्रेम में स्पेसर डाले और उन्हें एपॉक्सी गोंद से चिपका दिया। इससे टैंक को लपेटने के लिए एक मैंड्रेल बन जाता है।" वह बताती हैं कि हालांकि इन छड़ों को लपेटना अपेक्षाकृत आसान है, फिर भी कुछ महत्वपूर्ण समस्याएं हैं जिनका वर्णन आगे किया जाएगा।
ग्लीस ने बताया, “पहले चरण में, हमारा लक्ष्य डिज़ाइन की निर्माण क्षमता को प्रदर्शित करना और उत्पादन अवधारणा में आने वाली समस्याओं की पहचान करना था। इसलिए, तनाव वाले स्ट्रट्स कंकाल संरचना की बाहरी सतह से बाहर निकले होते हैं, और हम गीले फिलामेंट वाइंडिंग का उपयोग करके कार्बन फाइबर को इस कोर से जोड़ते हैं। इसके बाद, तीसरे चरण में, हम प्रत्येक टाई रॉड के सिरे को मोड़ते हैं। यह थर्मोप्लास्टिक का बना होता है, इसलिए हम केवल गर्मी का उपयोग करके सिरे को नया आकार देते हैं ताकि यह चपटा हो जाए और रैपिंग की पहली परत में लॉक हो जाए। फिर हम संरचना को दोबारा लपेटते हैं ताकि चपटा थ्रस्ट हेड टैंक के भीतर ज्यामितीय रूप से समाहित हो जाए। दीवारों पर लैमिनेट लगाया जाता है।”
फिलामेंट लपेटने के लिए स्पेसर कैप। फिलामेंट लपेटते समय रेशों को उलझने से बचाने के लिए टीएम तनाव छड़ों के सिरों पर प्लास्टिक कैप का उपयोग करता है। चित्र साभार: टेक्निकल यूनिवर्सिटी ऑफ म्यूनिख एलसीसी।
ग्लेस ने दोहराया कि यह पहला टैंक केवल एक अवधारणा का प्रमाण था। “3डी प्रिंटिंग और गोंद का उपयोग केवल प्रारंभिक परीक्षण के लिए किया गया था और इससे हमें कुछ समस्याओं का अंदाजा हुआ जिनका हमने सामना किया। उदाहरण के लिए, वाइंडिंग के दौरान, फिलामेंट्स तनाव छड़ों के सिरों में फंस जाते थे, जिससे फाइबर टूट जाते थे, फाइबर क्षतिग्रस्त हो जाते थे और फाइबर की मात्रा कम हो जाती थी। इससे निपटने के लिए, हमने निर्माण में सहायता के रूप में कुछ प्लास्टिक कैप का उपयोग किया, जिन्हें पहले वाइंडिंग चरण से पहले पोल पर लगाया गया था। फिर, जब आंतरिक लैमिनेट बन गए, तो हमने इन सुरक्षात्मक कैप को हटा दिया और अंतिम रैपिंग से पहले पोल के सिरों को फिर से आकार दिया।”
टीम ने पुनर्निर्माण के विभिन्न परिदृश्यों पर प्रयोग किए। ग्रेस कहती हैं, "जो लोग आसपास देखकर काम करते हैं, वे सबसे अच्छा काम करते हैं।" "इसके अलावा, प्रोटोटाइपिंग चरण के दौरान, हमने टाई रॉड के सिरों को गर्म करने और नया आकार देने के लिए एक संशोधित वेल्डिंग उपकरण का उपयोग किया। बड़े पैमाने पर उत्पादन की अवधारणा में, आपके पास एक बड़ा उपकरण होगा जो एक ही समय में स्ट्रट्स के सभी सिरों को आंतरिक फिनिश लैमिनेट में आकार दे सकता है।"
ड्रॉबार के शीर्षों को नया आकार दिया गया। टीएमयू ने विभिन्न अवधारणाओं पर प्रयोग किया और टैंक की दीवार के लैमिनेट से जोड़ने के लिए कंपोजिट टाई के सिरों को संरेखित करने हेतु वेल्ड में संशोधन किया। चित्र साभार: “ब्रेज़ के साथ घनाकार दबाव पात्रों के उत्पादन प्रक्रिया का विकास”, म्यूनिख तकनीकी विश्वविद्यालय, पॉलीमर्स4हाइड्रोजन परियोजना, ईसीसीएम20, जून 2022।
इस प्रकार, पहले वाइंडिंग चरण के बाद लैमिनेट को सुखाया जाता है, पोस्टों को पुनः आकार दिया जाता है, टीयूएम फिलामेंट्स की दूसरी वाइंडिंग पूरी करता है, और फिर बाहरी टैंक की दीवार के लैमिनेट को दूसरी बार सुखाया जाता है। कृपया ध्यान दें कि यह टाइप 5 टैंक डिज़ाइन है, जिसका अर्थ है कि इसमें गैस अवरोधक के रूप में प्लास्टिक लाइनर नहीं है। नीचे दिए गए अगले चरणों वाले अनुभाग में चर्चा देखें।
ग्लेस ने कहा, "हमने पहले डेमो को क्रॉस सेक्शन में काटा और जुड़े हुए क्षेत्र का मानचित्रण किया। करीब से देखने पर पता चलता है कि लैमिनेट में कुछ गुणवत्ता संबंधी समस्याएं थीं, जिसमें स्ट्रट हेड्स आंतरिक लैमिनेट पर ठीक से नहीं बैठ रहे थे।"
टैंक की भीतरी और बाहरी दीवारों के लैमिनेट के बीच के अंतराल की समस्या का समाधान। संशोधित टाई रॉड हेड प्रायोगिक टैंक के पहले और दूसरे घुमाव के बीच अंतराल बनाता है। चित्र साभार: म्यूनिख तकनीकी विश्वविद्यालय एलसीसी।
यह प्रारंभिक 450 x 290 x 80 मिमी का टैंक पिछली गर्मियों में बनकर तैयार हुआ था। ग्लेस ने कहा, "तब से हमने काफी प्रगति की है, लेकिन आंतरिक और बाहरी लैमिनेट के बीच अभी भी कुछ अंतर है। इसलिए हमने उन अंतरों को एक साफ, उच्च चिपचिपाहट वाले रेज़िन से भरने की कोशिश की। इससे स्टड और लैमिनेट के बीच का जुड़ाव बेहतर होता है, जिससे यांत्रिक तनाव काफी बढ़ जाता है।"
टीम ने वांछित वाइंडिंग पैटर्न के समाधान सहित टैंक के डिज़ाइन और प्रक्रिया को विकसित करना जारी रखा। ग्लेस ने बताया, “परीक्षण टैंक के किनारे पूरी तरह से घुमावदार नहीं थे क्योंकि इस ज्यामिति के लिए वाइंडिंग पथ बनाना मुश्किल था। हमारा प्रारंभिक वाइंडिंग कोण 75° था, लेकिन हम जानते थे कि इस प्रेशर वेसल में लोड को पूरा करने के लिए कई सर्किट की आवश्यकता होगी। हम अभी भी इस समस्या का समाधान ढूंढ रहे हैं, लेकिन वर्तमान में बाज़ार में उपलब्ध सॉफ़्टवेयर के साथ यह आसान नहीं है। यह एक अनुवर्ती परियोजना बन सकती है।”
ग्लीस कहते हैं, "हमने इस उत्पादन अवधारणा की व्यवहार्यता प्रदर्शित कर दी है, लेकिन हमें लैमिनेट के बीच संबंध को बेहतर बनाने और टाई रॉड्स को नया आकार देने के लिए और काम करने की आवश्यकता है। परीक्षण मशीन पर बाहरी परीक्षण किया जाएगा। आप लैमिनेट से स्पेसर को बाहर निकालते हैं और उन जोड़ों द्वारा सहन किए जा सकने वाले यांत्रिक भार का परीक्षण करते हैं।"
पॉलीमर्स4हाइड्रोजन परियोजना का यह हिस्सा 2023 के अंत तक पूरा हो जाएगा, तब तक ग्लीस को उम्मीद है कि दूसरा प्रदर्शन टैंक भी तैयार हो जाएगा। दिलचस्प बात यह है कि आजकल के डिज़ाइनों में फ्रेम में शुद्ध प्रबलित थर्मोप्लास्टिक और टैंक की दीवारों में थर्मोसेट कंपोजिट का उपयोग किया जाता है। क्या अंतिम प्रदर्शन टैंक में भी यही हाइब्रिड तरीका अपनाया जाएगा? ग्रेस ने कहा, "हाँ।" "पॉलीमर्स4हाइड्रोजन परियोजना में हमारे साझेदार बेहतर हाइड्रोजन अवरोधक गुणों वाले एपॉक्सी रेजिन और अन्य कंपोजिट मैट्रिक्स सामग्री विकसित कर रहे हैं।" उन्होंने इस कार्य में लगे दो साझेदारों, पीसीसीएल और टैम्पेरे विश्वविद्यालय (टैम्पेरे, फिनलैंड) का नाम लिया।
ग्लीस और उनकी टीम ने एलसीसी कन्फॉर्मल कंपोजिट टैंक से संबंधित दूसरे हाइडेन प्रोजेक्ट पर जैगर के साथ सूचनाओं का आदान-प्रदान किया और विचारों पर चर्चा की।
“हम अनुसंधान ड्रोनों के लिए एक अनुरूप कंपोजिट प्रेशर वेसल का उत्पादन करेंगे,” जैगर कहते हैं। “यह टीयूएम – एलसीसी के एयरोस्पेस और जियोडेटिक विभाग और हेलीकॉप्टर प्रौद्योगिकी विभाग (एचटी) के बीच एक सहयोगात्मक परियोजना है। यह परियोजना 2024 के अंत तक पूरी हो जाएगी और हम वर्तमान में प्रेशर वेसल को अंतिम रूप दे रहे हैं। इसका डिज़ाइन एयरोस्पेस और ऑटोमोटिव दृष्टिकोण पर आधारित है। इस प्रारंभिक अवधारणा चरण के बाद, अगला कदम विस्तृत संरचनात्मक मॉडलिंग करना और दीवार संरचना के अवरोध प्रदर्शन का अनुमान लगाना है।”
“पूरा विचार एक हाइब्रिड फ्यूल सेल और बैटरी प्रोपल्शन सिस्टम वाला एक खोजी ड्रोन विकसित करना है,” उन्होंने आगे कहा। यह ड्रोन उच्च शक्ति भार (यानी टेकऑफ और लैंडिंग) के दौरान बैटरी का उपयोग करेगा और फिर कम भार वाली उड़ान के दौरान फ्यूल सेल पर स्विच हो जाएगा। “एचटी टीम के पास पहले से ही एक शोध ड्रोन था और उन्होंने बैटरी और फ्यूल सेल दोनों का उपयोग करने के लिए इसके पावरट्रेन को फिर से डिज़ाइन किया,” येगर ने कहा। “उन्होंने इस ट्रांसमिशन का परीक्षण करने के लिए एक सीजीएच2 टैंक भी खरीदा है।”
“मेरी टीम को एक ऐसा प्रेशर टैंक प्रोटोटाइप बनाने का काम सौंपा गया था जो फिट हो सके, लेकिन बेलनाकार टैंक से होने वाली पैकेजिंग समस्याओं के कारण नहीं,” वे बताते हैं। “एक चपटा टैंक हवा का प्रतिरोध कम करता है। इसलिए बेहतर उड़ान प्रदर्शन मिलता है।” टैंक का आकार लगभग 830 x 350 x 173 मिमी है।
पूरी तरह से थर्मोप्लास्टिक एएफपी अनुरूप टैंक। HyDDen परियोजना के लिए, TUM में LCC टीम ने शुरू में Glace (ऊपर) द्वारा अपनाए गए तरीके के समान दृष्टिकोण का पता लगाया, लेकिन बाद में कई संरचनात्मक मॉड्यूल के संयोजन का उपयोग करने वाले दृष्टिकोण पर आगे बढ़ी, जिन्हें बाद में एएफपी (नीचे) का उपयोग करके ओवरयूज़ किया गया। चित्र साभार: म्यूनिख तकनीकी विश्वविद्यालय LCC।
“एक विचार एलिजाबेथ [ग्लीस] के तरीके से मिलता-जुलता है,” यगर कहते हैं, “उच्च झुकाव बलों की भरपाई के लिए बर्तन की दीवार पर तनाव ब्रेसिज़ लगाना। हालांकि, टैंक बनाने के लिए वाइंडिंग प्रक्रिया का उपयोग करने के बजाय, हम एएफपी का उपयोग करते हैं। इसलिए, हमने प्रेशर वेसल का एक अलग सेक्शन बनाने के बारे में सोचा, जिसमें रैक पहले से ही एकीकृत हों। इस तरीके से मुझे इन कई एकीकृत मॉड्यूल को संयोजित करने और फिर अंतिम एएफपी वाइंडिंग से पहले सब कुछ सील करने के लिए एक एंड कैप लगाने की सुविधा मिली।”
उन्होंने आगे कहा, “हम इस अवधारणा को अंतिम रूप देने की कोशिश कर रहे हैं और साथ ही सामग्रियों के चयन का परीक्षण भी शुरू कर रहे हैं, जो H2 गैस के प्रवेश के लिए आवश्यक प्रतिरोध सुनिश्चित करने के लिए बेहद महत्वपूर्ण है। इसके लिए, हम मुख्य रूप से थर्मोप्लास्टिक सामग्रियों का उपयोग करते हैं और यह पता लगाने के लिए काम कर रहे हैं कि एएफपी मशीन में सामग्री इस पारगमन व्यवहार और प्रसंस्करण को कैसे प्रभावित करेगी। यह समझना महत्वपूर्ण है कि क्या उपचार का कोई प्रभाव पड़ेगा और क्या किसी पोस्ट-प्रोसेसिंग की आवश्यकता है। हम यह भी जानना चाहते हैं कि क्या अलग-अलग स्टैक प्रेशर वेसल के माध्यम से हाइड्रोजन पारगमन को प्रभावित करेंगे।”
यह टैंक पूरी तरह से थर्मोप्लास्टिक से बना होगा और स्ट्रिप्स की आपूर्ति तेइजिन कार्बन यूरोप जीएमबीएच (वुप्पर्टल, जर्मनी) द्वारा की जाएगी। यगर ने कहा, "हम उनके पीपीएस (पॉलीफेनिलीन सल्फाइड), पीईईके (पॉलीथर कीटोन) और एलएम पीएईके (लो मेल्टिंग पॉलीएरिल कीटोन) सामग्रियों का उपयोग करेंगे। इसके बाद तुलना की जाएगी ताकि यह पता चल सके कि प्रवेश सुरक्षा और बेहतर प्रदर्शन वाले पुर्जे बनाने के लिए कौन सा सबसे अच्छा है।" उन्हें उम्मीद है कि अगले साल तक परीक्षण, संरचनात्मक और प्रक्रिया मॉडलिंग और पहले प्रदर्शन पूरे हो जाएंगे।
यह शोध कार्य जलवायु परिवर्तन, पर्यावरण, ऊर्जा, गतिशीलता, नवाचार और प्रौद्योगिकी के संघीय मंत्रालय और डिजिटल प्रौद्योगिकी और अर्थशास्त्र के संघीय मंत्रालय के COMET कार्यक्रम के अंतर्गत COMET मॉड्यूल “पॉलिमर4हाइड्रोजन” (आईडी 21647053) के तहत किया गया। लेखक इस शोध कार्य में योगदान देने वाले भागीदार संस्थानों - पॉलीमर कॉम्पिटेंस सेंटर लियोबेन जीएमबीएच (पीसीसीएल, ऑस्ट्रिया), मोंटानुनिवर्सिटैट लियोबेन (पॉलिमर इंजीनियरिंग और विज्ञान संकाय, पॉलिमर सामग्री रसायन विज्ञान विभाग, सामग्री विज्ञान और पॉलिमर परीक्षण विभाग), टैम्पेरे विश्वविद्यालय (इंजीनियरिंग सामग्री विज्ञान संकाय), पीक टेक्नोलॉजी और फॉरेसिया - के आभारी हैं। COMET मॉड्यूल को ऑस्ट्रिया सरकार और स्टायरिया राज्य सरकार द्वारा वित्त पोषित किया जाता है।
भार वहन करने वाली संरचनाओं के लिए पूर्व-प्रबलित चादरों में निरंतर रेशे होते हैं - न केवल कांच से, बल्कि कार्बन और एरामिड से भी।
कंपोजिट पार्ट्स बनाने के कई तरीके हैं। इसलिए, किसी विशेष पार्ट के लिए विधि का चुनाव सामग्री, पार्ट के डिज़ाइन और उसके अंतिम उपयोग या अनुप्रयोग पर निर्भर करेगा। यहाँ एक चयन मार्गदर्शिका दी गई है।
शॉकर कंपोजिट्स और आर एंड एम इंटरनेशनल एक पुनर्चक्रित कार्बन फाइबर आपूर्ति श्रृंखला विकसित कर रहे हैं जो शून्य पशु वध, वर्जिन फाइबर की तुलना में कम लागत प्रदान करती है और अंततः संरचनात्मक गुणों में निरंतर फाइबर के समान लंबाई प्रदान करेगी।