Standard plat-platform tank pou BEVs ak FCEVs itilize konpoze thermoplastic ak thermoset ak yon konstriksyon skelèt ki bay 25% plis depo H2. #hydrogen #Trends
Apre yon kolaborasyon ak BMW te montre ke yon tank kib te kapab delivre pi wo efikasite joje pase miltip ti silenn, Inivèsite teknik nan Minik anbake sou yon pwojè yo devlope yon estrikti konpoze ak yon pwosesis manifakti évolutive pou pwodiksyon seri. Kredi Imaj: TU Dresden (Top) Left), Inivèsite Teknik nan Minik, Depatman Kabòn Composites (LCC)
Machin elektrik selil gaz (FCEVs) Powered by zewo-emisyon (H2) idwojèn bay plis mwayen pou reyalize zewo objektif anviwònman an. Yon machin pasaje selil gaz ak yon motè H2 ka ranpli nan 5-7 minit epi li gen yon seri de 500 km, men se kounye a pi chè akòz komèsan pwodiksyon ki ba. Yon fason pou redwi depans se pou itilize yon platfòm estanda pou modèl BEV ak FCEV. Sa a se kounye a pa posib paske tip 4 tank yo silendrik itilize nan magazen konprese gaz H2 (CGH2) nan 700 bar nan FCEVs yo pa apwopriye pou konpatiman yo batri underbody ki te ak anpil atansyon ki fèt pou machin elektrik. Sepandan, veso presyon nan fòm lan nan zòrye ak kib ka anfòm nan espas sa a anbalaj plat.
Patant US5577630A pou "konpoze veso presyon conformal", aplikasyon ki te depoze pa Thiokol Corp. an 1995 (agòch) ak veso a presyon rektangilè patante pa BMW nan 2009 (dwa).
Depatman Kabòn Composites (LCC) nan Inivèsite teknik nan Minik (Tum, Minik, Almay) ki enplike nan de pwojè yo devlope konsèp sa a. Premye a se Polymers4hydrogen (P4H), ki te dirije pa Leoben Polymer Competence Center a (PCCL, Leoben, Otrich). Se pake a travay LCC ki te dirije pa parèy Elizabeth Glace.
Dezyèm pwojè a se demonstrasyon idwojèn ak anviwònman devlopman (Hydden), kote LCC ki te dirije pa chèchè Christian Jaeger. Tou de vize yo kreye yon demonstrasyon gwo-echèl nan pwosesis la manifakti pou fè yon tank apwopriye CGH2 lè l sèvi avèk konpoze fib kabòn.
Gen limite efikasite joje lè silenn dyamèt ti yo enstale nan selil batri plat (agòch) ak kib tip 2 veso presyon ki fèt ak Materio ki kouvri asye ak yon fib kabòn/epoksidik konpoze koki ekstèn (dwa). Sous Imaj: Figi 3 ak 6 yo soti nan "apwòch konsepsyon nimerik pou tip II veso bwat presyon ak janm tansyon entèn" pa RUF ak Zaremba et al.
P4H te fabrike yon tank kib eksperimantal ki sèvi ak yon ankadreman tèrmoplastik ak espageti tansyon konpoze/janb vlope nan fib kabòn ranfòse epoksidik. Hydden pral sèvi ak yon konsepsyon menm jan an, men yo pral sèvi ak layup fib otomatik (AFP) fabrike tout tank konpoze tèrmoplastik.
Soti nan yon aplikasyon patant pa Thiokol Corp. nan "konpoze veso presyon conformal" an 1995 nan patant Alman DE19749950C2 nan 1997, konprese bato gaz "ka gen nenpòt ki konfigirasyon jewometrik", men espesyalman plat ak fòm iregilye, nan yon kavite ki konekte nan sipò nan koki. Eleman yo te itilize pou yo ka kenbe tèt ak fòs la nan ekspansyon nan gaz la.
Yon 2006 Lawrence Livermore laboratwa nasyonal (LLNL) papye dekri twa apwòch: yon filaman blesi veso presyon konfòmèl, yon veso presyon microlattice ki gen yon entèn orthorhombic estrikti lasi (ti selil nan 2 cm oswa mwens), ki te antoure pa yon veso ki gen mens-yo, ak yon repwodiksyon nan plasman, ki gen ladan yo, ki gen ladan yo, ki gen ladan yo, ki te gen yon bagay ki gen yon bagay ki gen. bag) ak yon konpozisyon nan mens mens koki po. Kopi resipyan yo pi byen adapte pou pi gwo resipyan kote metòd tradisyonèl yo ka difisil pou aplike.
Patant DE102009057170A depoze pa Volkswagen nan 2009 dekri yon veso presyon machin-monte ki pral bay gwo efikasite pwa pandan y ap amelyore itilizasyon espas. Tank rektangilè yo itilize konektè tansyon ant de miray opoze rektangilè, ak kwen yo awondi.
Pi wo a ak lòt konsèp yo te site pa Gleiss nan papye a "devlopman pwosesis pou veso presyon kib ak ba detire" pa Gleiss et al. nan ECCM20 (26-30 jen, 2022, lozan, Swis). Nan atik sa a, li site yon etid Tum ki te pibliye pa Michael Roof ak Sven Zaremba, ki te jwenn ke yon veso presyon kib ak tansyon tansyon konekte bò rektangilè se pi efikas pase plizyè ti silenn ki anfòm nan espas ki la nan yon batri plat, bay apeprè 25% plis. espas depo.
Dapre Gleiss, pwoblèm nan ak enstale yon gwo kantite ti kalite 4 silend nan yon ka plat se ke "volim ki genyen ant silenn yo se anpil redwi ak sistèm lan tou te gen yon gwo anpil H2 sifas permeation gaz. An jeneral, sistèm lan bay mwens kapasite depo pase krich kib. "
Sepandan, gen lòt pwoblèm ak konsepsyon kib tank la. "Li evidan, paske nan gaz la konprese, ou bezwen debat fòs yo koube sou mi yo plat," Gleiss te di. "Pou sa, ou bezwen yon estrikti ranfòse ki konekte intern ak mi yo nan tank la. Men, sa difisil pou fè ak konpoze. ”
Glace ak ekip li a te eseye enkòpore ranfòse ba tansyon nan veso a presyon nan yon fason ki ta dwe apwopriye pou pwosesis la likidasyon filaman. "Sa a enpòtan pou pwodiksyon wo-volim," li te eksplike, "epi tou li pèmèt nou konsepsyon modèl la likidasyon nan mi yo veso yo optimize oryantasyon fib pou chak chaj nan zòn nan."
Kat etap sa yo fè yon jijman kib tank konpoze pou pwojè a P4H. Kredi Imaj: "Devlopman nan yon pwosesis pwodiksyon pou veso presyon kib ak atèl", Inivèsite teknik nan Minik, Polymers4hydrogen Pwojè, ECCM20, jen 2022.
Pou reyalize sou-chèn, ekip la te devlope yon nouvo konsèp ki gen kat etap prensipal, jan yo montre pi wo a. Struts yo tansyon, yo montre nan nwa sou etap sa yo, yo se yon estrikti ankadreman prefabrike fabrike lè l sèvi avèk metòd yo te pran nan pwojè a Mai Skelett. Pou pwojè sa a, BMW devlope yon ankadreman glas devan "fondasyon" lè l sèvi avèk kat fibre-ranfòse baton pultrusion, ki te Lè sa a, modle nan yon ankadreman plastik.
Ankadreman an nan yon tank eksperimantal kib. Seksyon zo egzagonal 3D enprime pa Tum lè l sèvi avèk filaman PLA unreinforced (tèt), mete CF/PA6 baton pultrusion kòm aparèy òtopedik tansyon (mitan) ak Lè sa a, vlope filaman an alantou aparèy òtopedik yo (anba). Kredi Imaj: Inivèsite Teknik nan Minik LCC.
"Lide a se ke ou ka bati ankadreman an nan yon tank kib kòm yon estrikti modilè," Glace te di. "Modil sa yo Lè sa a, yo mete yo nan yon zouti bòdi, tansyon yo tansyon yo mete nan modil yo ankadreman, ak Lè sa a, se metòd Mai Skelett a itilize alantou janb yo entegre yo ak pati yo ankadreman." Metòd pwodiksyon an mas, sa ki lakòz yon estrikti ki Lè sa a, yo itilize kòm yon mandrel oswa nwayo vlope tank la depo tank konpoze.
Tum fèt ankadreman an tank kòm yon kib "kousen" ak kote solid, kwen awondi ak yon modèl egzagonal sou tèt la ak anba nan ki lyen yo ka mete ak tache. Twou yo pou manto sa yo te enprime tou. "Pou premye tank eksperimantal nou an, nou 3D enprime seksyon ankadreman egzagonal lè l sèvi avèk polilaktik asid [PLA, yon bio ki baze sou thermoplastic] paske li te fasil ak bon mache," Glace te di.
Ekip la achte 68 pultruded fib kabòn ranfòse poliamid 6 (PA6) branch bwa soti nan SGL kabòn (Meitingen, Almay) pou itilize kòm lyen. "Pou teste konsèp la, nou pa t 'fè nenpòt ki bòdi," di Gleiss, "men tou senpleman mete bag nan yon 3D enprime siwo myèl nwayo ankadreman ak kole yo ak lakòl epoksidik. Lè sa a, sa a bay yon mandrin pou likidasyon tank la. " Li te note ke byenke sa yo branch yo relativman fasil pou van, gen kèk pwoblèm enpòtan ki pral dekri pita.
"Nan premye etap la, objektif nou se te demontre manifaktire nan konsepsyon an ak idantifye pwoblèm nan konsèp la pwodiksyon," eksplike Gleiss. "Se konsa, tansyon yo tansyon pouse soti nan sifas la deyò nan estrikti a zo, epi nou tache fib yo kabòn nan nwayo sa a lè l sèvi avèk likidasyon filaman mouye. Apre sa, nan twazyèm etap la, nou pliye tèt la nan chak baton mare. Tèmoplastik, se konsa nou jis itilize chalè reorganized tèt la pou ke li plat ak kadna nan kouch nan premye nan vlope. Nou Lè sa a, kontinye nan vlope estrikti a ankò pou ke tèt la vyolans plat se jeyometrikman ki fèmen nan tank la. Plastifye sou mi yo.
Spacer bouchon pou likidasyon. Tum sèvi ak kaskèt plastik sou bout yo nan baton yo tansyon yo anpeche fib yo soti nan tangling pandan likidasyon filaman. Kredi Imaj: Inivèsite Teknik nan Minik LCC.
Glace repete ke sa a tank premye te yon prèv konsèp. "Itilize nan enprime 3D ak lakòl te sèlman pou premye tès ak te ban nou yon lide nan yon kèk nan pwoblèm sa yo nou rankontre. Pou egzanp, pandan likidasyon, filaman yo te kenbe pa bout yo nan baton yo tansyon, sa ki lakòz rupture fib, domaj fib, ak diminye kantite lajan an nan fib yo kontrekare sa a. Nou te itilize kèk kaskèt plastik kòm fabrikasyon èd ki te mete sou poto yo anvan premye etap la likidasyon.Lè sa a, lè yo te fè laminates entèn yo, nou retire sa yo kapsil pwoteksyon ak modifye bout yo nan poto yo anvan anbalaj final la. "
Ekip la eksperimante ak divès kalite senaryo rekonstriksyon an. "Moun ki gade toutotou travay pi bon an," di Grace. "Epitou, pandan faz la prototip, nou itilize yon zouti soude modifye pou aplike pou chalè ak reorganized baton yo mare. Nan yon konsèp pwodiksyon an mas, ou ta gen yon sèl pi gwo zouti ki ka fòme ak fòme tout bout yo nan janb yo nan yon Plastifye enteryè fini an menm tan an. . ”
Drawbar tèt modifye. Tum eksperimante ak konsèp diferan ak modifye soud yo aliman bout yo nan lyen yo konpoze pou atache nan Plastifye nan miray tank la. Kredi Imaj: "Devlopman nan yon pwosesis pwodiksyon pou veso presyon kib ak atèl", Inivèsite teknik nan Minik, Polymers4hydrogen Pwojè, ECCM20, jen 2022.
Se konsa, se Plastifye a geri apre premye etap la likidasyon, posts yo yo modifye, tum a konplete likidasyon nan dezyèm nan filaman yo, ak Lè sa a, se Plastifye nan miray tank deyò geri yon dezyèm fwa. Tanpri note ke sa a se yon konsepsyon tip 5 tank, ki vle di li pa gen yon revètman plastik kòm yon baryè gaz. Gade diskisyon an nan seksyon kap vini yo anba a.
"Nou koupe Demo nan premye nan seksyon kwa ak trase zòn nan konekte," Glace te di. "Yon pre-up montre ke nou te gen kèk pwoblèm bon jan kalite ak Plastifye a, ak tèt yo janb pa mete plat sou Plastifye nan enteryè."
Rezoud pwoblèm ak twou vid ki genyen ant Plastifye a nan mi yo enteryè ak ekstèn nan tank la. Tèt la baton mare modifye kreye yon diferans ant vire yo premye ak dezyèm nan tank la eksperimantal. Kredi Imaj: Inivèsite Teknik nan Minik LCC.
Premye tank 450 x 290 x 80mm sa a te konplete ete dènye a. "Nou te fè yon anpil nan pwogrè depi lè sa a, men nou toujou gen yon diferans ant enteryè ak eksteryè Plastifye," Glace te di. "Se konsa, nou te eseye ranpli sa yo twou vid ki genyen ak yon pwòp, segondè résine viskozite. Sa a aktyèlman amelyore koneksyon ki genyen ant poto yo ak Plastifye a, ki anpil ogmante estrès la mekanik. "
Ekip la kontinye devlope konsepsyon tank la ak pwosesis la, ki gen ladan solisyon pou modèl la likidasyon vle. Glace eksplike: "Kote yo nan tank tès la pa te konplètman rkrokviye paske li te difisil pou jeyometri sa a pou kreye yon chemen likidasyon." "Premye ang likidasyon nou an te 75 °, men nou te konnen ke sikui miltip yo te bezwen pou satisfè chay la nan veso presyon sa a. Nou toujou ap chèche pou yon solisyon a pwoblèm sa a, men li se pa fasil ak lojisyèl an kounye a sou mache a. Li ka vin yon pwojè swivi.
"Nou te demontre posibilite a nan konsèp sa a pwodiksyon," di Gleiss, "men nou bezwen travay pi lwen amelyore koneksyon ki genyen ant Plastifye a ak reorganized branch yo mare. "Tès ekstèn sou yon machin tès. Ou rale bag yo soti nan Plastifye a ak tès charj yo mekanik ke sa yo jwenti ka kenbe tèt ak. "
Pati sa a nan pwojè a Polymers4hydrogen yo pral ranpli nan fen 2023, pa ki tan Gleis espere ranpli tank la dezyèm demonstrasyon. Enteresan, desen jodi a sèvi ak pwòp thermoplastics ranfòse nan ankadreman an ak konpoze thermoset nan mi yo tank. Èske apwòch ibrid sa a pral itilize nan tank demonstrasyon final la? "Wi," Grace te di. "Patnè nou yo nan pwojè a Polymers4hydrogen yo ap devlope rezin epoksidik ak lòt materyèl matris konpoze ak pi bon pwopriyete baryè idwojèn." Li bay lis de patnè k ap travay sou travay sa a, PCCL ak Inivèsite a nan Tampere (Tampere, Fenlann).
Gleiss ak ekip li a tou echanje enfòmasyon ak diskite lide ak Jaeger sou pwojè a dezyèm Hydden soti nan LCC tank la konpoze konfòme.
"Nou pral pwodwi yon veso presyon konpoze konpoze pou dron rechèch," Jaeger di. "Sa a se yon kolaborasyon ant de depatman yo nan depatman an avyon ak jeodezi nan TUM - LCC ak Depatman an nan elikoptè Teknoloji (HT). Pwojè a pral konplete nan fen 2024 e nou ap kounye a ranpli veso a presyon. Yon konsepsyon ki se plis nan yon avyon ak apwòch otomobil. Apre etap sa a premye konsèp, pwochen etap la se fè detaye modèl estriktirèl ak predi pèfòmans nan baryè nan estrikti nan miray la. "
"Lide a tout antye se devlope yon abèy eksploratwa ak yon selil gaz ibrid ak sistèm propulsyon batri," li te kontinye. Li pral sèvi ak batri a pandan charj pouvwa segondè (sètadi dekolaj ak aterisaj) ak Lè sa a, chanje nan selil la gaz pandan limyè chaj krwazyèr. "Ekip la HT deja te gen yon abèy rechèch ak reamenaje powertrain a yo sèvi ak tou de pil ak selil gaz," Yeager te di. "Yo te achte tou yon tank CGH2 pou teste transmisyon sa a."
"Te ekip mwen an charger ak bati yon pwototip tank presyon ki ta anfòm, men se pa paske nan pwoblèm yo anbalaj ke yon tank silendrik ta kreye," li te eksplike. "Yon tank flate pa ofri kòm anpil rezistans van. Se konsa, ou jwenn pi bon pèfòmans vòl. " Dimansyon tank approx. 830 x 350 x 173 mm.
Fully thermoplastic AFP tank konfòme. Pou pwojè a Hydden, ekip la LCC nan Tum okòmansman eksplore yon apwòch ki sanble ak sa yo ki te itilize pa glas (pi wo a), men Lè sa a, demenaje ale rete nan yon apwòch lè l sèvi avèk yon konbinezon de plizyè modil estriktirèl, ki te Lè sa a, twòp lè l sèvi avèk AFP (anba a). Kredi Imaj: Inivèsite Teknik nan Minik LCC.
"Yon lide se menm jan ak Elizabèt [Gleiss a] apwòch," Yager di, "pou aplike pou aparèy òtopedik tansyon nan miray la veso pou konpanse pou fòs yo segondè koube. Sepandan, olye pou yo sèvi ak yon pwosesis likidasyon fè tank la, nou itilize AFP. Se poutèt sa, nou te panse sou kreye yon seksyon separe nan veso a presyon, nan ki manto yo deja entegre. Apwòch sa a pèmèt mwen konbine plizyè nan modil sa yo entegre ak Lè sa a, aplike yon bouchon fen yo sele tout bagay anvan likidasyon final la AFP. "
"Nou ap eseye finalize tankou yon konsèp," li te kontinye, "epi tou li kòmanse fè tès seleksyon an nan materyèl, ki se trè enpòtan asire rezistans ki nesesè nan H2 pénétration gaz. Pou sa, nou sitou itilize materyèl tèrmoplastik ak ap travay sou divès kalite ki jan materyèl la pral afekte konpòtman sa a pèmeyasyon ak pwosesis nan machin nan AFP. Li enpòtan pou konprann si tretman an pral gen yon efè epi si nenpòt ki pòs-pwosesis obligatwa. Nou menm tou nou vle konnen si pil diferan pral afekte pèrmasyon idwojèn nan veso a presyon. "
Tank la pral antyèman te fè nan tèrmoplastik ak bann yo pral apwovizyone pa Teijin Kabòn Ewòp GmbH (Wuppertal, Almay). Yager te di: "Nou pral itilize P yo [polifenilèn SULFIDE], PEEK [poliether ketone] ak LM Paek [ba k ap fonn polyaryl ketonn] materyèl," Yager te di. "Konparezon yo Lè sa a, te fè yo wè ki youn ki pi bon pou pwoteksyon pénétration ak pwodwi pati ak pi bon pèfòmans." Li espere ranpli tès, estriktirèl ak pwosesis modèl ak premye manifestasyon nan ane kap vini an.
Travay rechèch la te fèt nan modil komèt la "Polymers4Hydrogen" (ID 21647053) nan pwogram komèt Ministè Federal pou Chanjman Klima, anviwònman, enèji, mobilite, inovasyon ak teknoloji ak ministè federal pou teknoloji dijital ak ekonomi. . Otè yo remèsye patnè kap patisipe yo polymère konpetans sant Leoben GmbH (PCCL, Otrich), Montanuniversitaet Leoben (fakilte nan Polymers Jeni ak Syans, Depatman Chimi nan Materyèl Polymer, Depatman Materyèl Syans ak Polymer Tès), University of Tampere (Fakilte nan Jeni Materyèl). ) Syans), Peak Teknoloji ak Faurecia kontribye nan travay rechèch sa a. Komet-Modul finanse pa gouvènman an nan Otrich ak gouvènman an nan eta a nan Styria.
Pre-ranfòse fèy papye pou estrikti chaj-pote gen fib kontinyèl-pa sèlman soti nan vè, men tou, soti nan kabòn ak aramid.
Gen plizyè fason pou fè pati konpoze. Se poutèt sa, chwa a nan metòd pou yon pati patikilye pral depann de materyèl la, konsepsyon an nan pati a, ak itilize nan fen oswa aplikasyon an. Isit la se yon gid seleksyon.
Composites Shocker ak R & M Entènasyonal yo ap devlope yon resikle chèn fib kabòn ekipman pou ki bay zewo touye, pi ba pri pase fib jenn fi epi yo pral evantyèlman ofri longè ki apwoche fib kontinyèl nan pwopriyete estriktirèl.
Post tan: Mar-15-2023