Tanduran platform standar kanggo Bevs lan FCEV nggunakake komposisi thermoplastic lan thermoset kanthi konstruksi skeleton sing nyedhiyakake 25% liyane H2 panyimpenan. #hydrogen #trends
Sawise kolaborasi karo BMW nuduhake manawa tangki kubik sing luwih dhuwur bisa ngasilake efisiensi volumetrik sing luwih dhuwur tinimbang pirang-pirang silinder cilik, Universitas Munich miwiti proyek kanggo ngembangake struktur komposit kanggo produksi serial. Kredit Gambar: Tu Dresden (Top) Kiri), Universitas Teknik Munich, Departemen Carbon (LCC)
Kenderaan Listrik Bahan bakar (FCEV) Dipasang dening Zero-Zero-Zero-Zero-Zero-Zero-Zero-Zero nyedhiyakake cara tambahan kanggo nggayuh target nol. Mobil penumpang sel bahan bakar kanthi mesin H2 bisa diisi ing 5-7 menit lan duwe sawetara 500 km, nanging saiki luwih larang amarga volume produksi sing kurang. Salah siji cara kanggo nyuda biaya yaiku nggunakake platform standar kanggo model Bev lan FCEV. Saiki ora mungkin amarga tawak tangki silinder jinis 4 sing digunakake kanggo nyimpen gas h2 sing dikompres (CGH2) ing 700 Bar ing FCEV ora cocog kanggo kompartemen baterei sing ditindakake kanthi ati-ati kanggo kendharaan listrik. Nanging, pembuluh tekanan ing bentuk bantal lan persagi bisa pas menyang ruang kemasan sing rata iki.
Paten US557767630A kanggo "kapal tekanan conformal sing komposit", aplikasi sing diajokake dening Thiokol Corp. ing taun 1995 (kiwa) lan kapal tekanan persegi sing dipatenake dening BMW ing taun 2009 (tengen).
Dinas Compositment Carbon (LCC) saka Universitas Teknik Munich (Tum, Munich, Jerman) melu rong proyek kanggo ngembangake konsep iki. Sing pertama yaiku polimer4hydrogen (P4h), dipimpin pusat kompetensi polimer Leoben (PCCL, Leoben, Austria). Paket karya LCC dipimpin dening Fellow Elizabeth Glace.
Proyek nomer loro yaiku demonstrasi hidrogen lan lingkungan pembangunan hidren (Hytti: LCC dipimpin dening peneliti Kristen Jaeger. Loro-lorone kanggo nggawe demonstrasi skala gedhe kanggo proses manufaktur kanggo nggawe tank CGH2 sing cocog nggunakake komposit serat karbon.
Ana efisiensi volumetrik sing winates nalika silinder diameter cilik dipasang ing sel baterei sing rata (kiwa) lan kapal-kapal tekanan 2 tekanan 2 digawe saka lapisan waja lan serat karbon / epoxy komposit njaba (tengen). Sumber Gambar: Tokoh 3 lan 6 asal saka "Pendhaftaran desain angka kanggo Vessel Kothak Tekan Tipe II kanthi sikil ketegangan internal" dening Ruf lan Zaremba et al.
P4H wis nyabrang teng cube eksperimen sing nggunakake pigura termoplastic kanthi tali temen komposit / struts dibungkus ing epoxy serat sing dikuatake. Hehti bakal nggunakake desain sing padha, nanging bakal nggunakake layup serat otomatis (AFP) kanggo ngasilake kabeh tank komposit termoplastic.
Saka aplikasi paten dening corp thiokol. kanggo "kapal tekanan conformal" ing 1995 nganti Jerman paten de19749950c2 ing taun 1997, bentuk gas sing dikompresi "bisa uga ora duwe konfigurasi gas lan ora ana hubungane karo dhukungan cangkang Waca rangkeng-. Unsur digunakake supaya bisa nahan kekuwatan gas kasebut.
Kertas Laboratorium Nasional Lawrence 2006 Lawrence sing nggambarake telung pendekatan: filamen tekanan tekanan sing ana, kapal cilik 2 cm utawa kurang), dikubengi wadhah H2 sing paling tipis lan wadhah replicator, kalebu struktur internal sing kalebu bagean cilik glued (kayata, plastik hexagonal cincin) lan komposisi kulit cangkang njaba sing tipis. Kontaner duplikat paling cocog kanggo wadhah sing luwih gedhe ing ngendi cara tradisional bisa uga angel ditrapake.
Paten De102009057170A ngajokake dening Volkswagen ing taun 2009 nggambarake kapal tekanan sing dipasang kendaraan sing bakal nyedhiyakake efisiensi bobot sing bakal menehi efisiensi bobot. Tangki persegi panjang nggunakake konektor ketegangan antarane rong tembok ngelawan, lan sudhut dibunderaké.
Konsep ing ndhuwur lan liyane dikutip dening Gleiss ing Kertas "Kertas" kanggo pembuluh tekanan kubik kanthi bar sing nganggo bar "kanthi Gleiss et al. Ing ECCM20 (26 Juni Juni 2022, Lausanne, Swiss). Ing artikel iki, dheweke nyebutake sinau tumum diterbitake dening Michael Roof lan Sude Zaremba, sing nemokake manawa kapal tension sing luwih cekap tinimbang sawetara silinder cilik sing pas karo papan sing rata, nyedhiyakake udakara 25 % liyane. papan panyimpenan.
Miturut Gleiss, masalah kasebut kanthi nginstal nomer 4 silinder cilik ing kasus sing rata yaiku "volume antarane silinder banget lan sistem permeasi h2 sing gedhe banget. Sakabèhé, sistem kasebut nyedhiyakake kapasitas panyimpenan sing kurang saka lodhong kubik. "
Nanging, ana masalah liyane karo desain kubik tank. "Temenan, amarga gas sing dikompres, sampeyan kudu nglawan pasukan bendah ing tembok sing rata," ujare GleSiss. "Kanggo iki, sampeyan butuh struktur sing dikuatake sing nyambung ing njero tembok tank. Nanging pancen angel ditindakake karo komposit. "
Kemem lan tim dheweke nyoba nggabungake bar tegoritas menyang kapal tekanan kanthi cara sing cocog kanggo proses tembok filasional. "Iki penting kanggo produksi dhuwur," dheweke nerangake, "lan uga ngidini kita ngrancang pola tumpukan tembok kanggo ngoptimalake orientasi serat kanggo saben beban ing zona kasebut."
Sekawan langkah kanggo nggawe tangki komposit cubic kanggo Proyek P4H. Kredit Gambar: "Pangembangan proses produksi kanggo brace teknologi kanthi bahaya", Universitas Munich, Polyer4Hydrogen, ECCM20, Juni 2022.
Kanggo nggayuh rantai, tim kasebut wis ngembangake konsep anyar sing dumadi saka papat langkah utama, kaya sing ditampilake ing ndhuwur. Strut ketegangan, sing ditampilake ing Ireng ing langkah-langkah, minangka struktur pigura sing prefabricated digawe nggunakake cara sing dijupuk saka proyek Mai Skelett. Kanggo proyek iki, BMW ngembangake bingkai kaca "kerangka" nggunakake papat rod empuk sing dikuatake serat, sing banjur dicet dadi pigura plastik.
Bingkai tank kubik eksperimen. Seksi rangkai Hexagonal 3D dicithak kanthi tum nggunakake filamen PLA sing ora ana (ndhuwur), nglebokake rod CF / PA6 oltrusion minangka ketegangan braces (tengah). Kredit Gambar: Universitas Teknik Munich LCC.
"Idea yaiku sampeyan bisa mbangun pigura tank kubik minangka struktur modular," ujare Gancar. "Modul kasebut banjur dilebokake ing alat ngecor, strut ketegangan dilebokake ing modul pigura, lan cara Mai Skelett digunakake ing strut kanggo nggabungake karo bagean pigura." Cara produksi massa, nyebabake struktur sing digunakake minangka mandrel utawa inti kanggo mbungkus cangkang komposisi komposit panyimpenan.
Tum ngrancang pigura tank minangka bantal "Cubic" kanthi sisih solid, sudhut sing dibunderaké lan pola hexagonal ing sisih ndhuwur lan ngisor sing bisa dipasang lan dipasang. Bolongan kanggo rak kasebut uga dicithak 3D. "Kanggo tank eksperimen dhisikan kita, kita 3D nyithak bagean pigura hexagonal nggunakake asam polylact [PLA, thermoplict berbasis bio] amarga gampang lan murah," ujare Kandel.
Tim sing tuku 68 empuk karbon sing dikuatake polyamide 6 (pa6) saka Sgl karbon (meitingen, Jerman) kanggo digunakake minangka hubungan. "Kanggo nyoba konsep kasebut, kita ora nggawe cetakan," ujare Gleiss, "nanging mung dipasangake spacers menyang pigura inti madu madu sing dicithak 3D lan glued lem epoksi. Iki banjur menehi mandrel amarga nduwurke tank. " Dheweke nyathet manawa sanajan rod iki gampang angin, ana sawetara masalah sing bakal diterangake mengko.
"Ing tahap pertama, tujuan kanggo nduduhake produsen desain lan ngenali masalah ing konsep produksi," jelas Gleiss. "Dadi strut ketegangan protes saka permukaan njaba struktur kerangka, lan kita masang serat karbon kanggo inti nggunakake tumpukan filamen udan. Sawise iku, ing langkah katelu, kita mbengkongake sirah saben dasi. Thermoplastic, saengga kita mung nggunakake panas kanggo nyuda sirah supaya bisa rata lan ngunci menyang lapisan pisanan sing dibungkus. Banjur kita terus mbungkus struktur maneh supaya kepala thrust rata dipasang ing tangki. Laminate ing tembok.
Cap Spacer kanggo nduwurke tumpukan. Tum nggunakake tutup plastik ing ujung rod tension kanggo nyegah serat saka tangling sajrone nduwurke tumpukan. Kredit Gambar: Universitas Teknik Munich LCC.
Kemetaan nguatake manawa tank pisanan iki minangka bukti konsep. "Panganggone cetak lan lem 3D mung kanggo tes dhisikan lan menehi ide babagan sawetara masalah sing ditemoni. Contone, nalika nduwurke tumpukan, filamen kasebut kejiret ing ujung rod tension, nyebabake kerusakan serat, kerusakan serat, lan nyuda jumlah serat kanggo nglawan iki. Kita nggunakake sawetara plastik minangka obat-obatan sing diselehake ing cagak sadurunge tumpukan tumpukan pisanan. Banjur, nalika laminat protèktif digawe, kita ngilangi ujung protèktif kasebut sadurunge bungkus pungkasan sadurunge bungkus pungkasan. "
Tim kasebut eksprimen karo skenario konstruksi. "Wong-wong sing nyawang kerja sing paling apik," ujare Grace. "Uga, sajrone fase Prototyping, kita nggunakake alat welding sing wis diowahi kanggo ngetrapake panas lan rampokan rod dasi rampung. Ing konsep produksi massa, sampeyan bakal duwe salah sawijining alat sing luwih gedhe sing bisa dibentuk lan mbentuk kabeh ujung-ujung struts dadi larutan interior ing wektu sing padha. Waca rangkeng-. "
Kepala kepala diresiki diresiki. Tum ekspresed karo konsep sing beda lan diowahi dadi weld kanggo nyelarasake ujung-ujalan komposit kanggo nempel ing tembok tank. Kredit Gambar: "Pangembangan proses produksi kanggo brace teknologi kanthi bahaya", Universitas Munich, Polyer4Hydrogen, ECCM20, Juni 2022.
Mangkono, laminate nambani sawise langkah tumpukan sing pertama, kiriman kasebut ngrampungake tumpukan filamen kaping pindho, lan banjur laminate tank tank wis nambani kaping pindho. Wigati dimangerteni manawa iki minangka desain tank 5 tank, tegese ora duwe plastik minangka alangan gas. Deleng diskusi ing bagean langkah sabanjure ing ngisor iki.
"Kita ngethok demo pisanan dadi bagean silang lan nyiptakake wilayah sing gegandhengan," ujare Gacce. "Tutup cedhak yen kita duwe masalah kualitas karo laminate, kanthi kepala strut ora nempel ing laminate interior."
Ngatasi masalah kesenjangan ing antarane témbok tembok jero lan njaba tank. Kepala rod rod sing diowahi nggawe longkangan ing antarane gaweyan tangki eksperimen. Kredit Gambar: Universitas Teknik Munich LCC.
Tank 450 x 290 x 290 x iki rampung musim panas pungkasan. "Kita wis akeh maju wiwit saiki, nanging kita isih duwe celah ing antarane larangan lan laminate eksternal," ujare Kandhane. "Dadi kita nyoba ngisi kesenjangan kasebut kanthi resin viskositas sing resik lan dhuwur. Iki sejatine nambah sambungan ing antarane kandhang lan laminate, sing nambah stres mekanik. "
Tim kasebut terus ngembangake desain lan proses tank, kalebu solusi kanggo nuduhke tumpukan pola sing dikarepake. "Sisih tangki tes ora lengkap amarga angel kanggo geometri iki kanggo nggawe jalur nggulung," ujare Kliset. "Sudut tumpukan awal yaiku 75 °, nanging kita ngerti manawa pirang-pirang sirkuit dibutuhake kanggo ngatasi beban ing kapal tekanan iki. Kita isih golek solusi kanggo masalah iki, nanging ora gampang karo piranti lunak saiki ing pasar. Bisa uga dadi proyek tindakake.
"Kita wis nuduhake kemungkinan konsep produksi iki," ujare Gleiss, "nanging kita kudu nyambut gawe luwih kanggo ningkatake sambungan antarane laminate lan reshape rod dasi. "Tes njaba ing mesin uji coba. Sampeyan narik spacers metu saka laminate lan nyoba macem-macem cara mekanik sing bisa ditliti. "
Bagean saka proyek polymHydrogen bakal rampung ing pungkasan taun 2023, wektu Gleis ngarep-arep ngrampungake tangki demonstrasi kaping pindho. Sing nggumunake, desain dina iki nggunakake termoplastics sing wis diangkat sing apik ing pigura lan komposit termoset ing tembok tank. Apa pendekatan hibrida iki digunakake ing tangki demo pungkasan? "Ya," ujare Grace. "Mitra kita ing proyek polymHydrogen yaiku ngembangake resin epoksi lan bahan matriks sing luwih apik kanthi sifat penghalang hidrogen sing luwih apik." Dheweke nampilake rong mitra sing nggarap karya iki, PCCL lan Universitas Tampere (Tampere, Finlandia).
Gleiss lan tim dheweke uga ijol-ijolan informasi lan ide sing dibahas karo Jaeger ing Proyek kapindho saka tank komposit conformal LCC.
"Kita bakal ngasilake kapal tekanan komposit conba kanggo dron riset," ujare Jaeger. "Iki minangka kolaborasi antarane departemen loro aerospace lan Geodetik Tum - LCC lan teknologi Helikopter (HT). Proyek kasebut bakal rampung ing pungkasan 2024 lan saiki wis ngrampungake kapal tekanan. desain sing luwih saka pendekatan aeroangkasa lan otomotif. Sawise tahapan konsep dhisikan iki, langkah sabanjure yaiku nindakake model sing rinci lan prédhiksi kinerja alangan saka tembok. "
"Kabeh ide yaiku ngembangake drone eksplorasi kanthi sistem sel bahan bakar hibrida lan sistem propulsion baterei," ujare. Bakal nggunakake baterei sajrone beban daya sing dhuwur (yaiku takeff lan kebangkrutan) banjur ngalih menyang sel bahan bakar sajrone pelayaran laras. "Tim HT wis duwe drone riset lan desain ulang powertrain nggunakake baterei lan sel bahan bakar," ujare Yakiman. "Dheweke uga tuku tank CGH2 kanggo nyoba transmisi iki."
"Timku ditugasake mbangun prototipe tank tekanan sing bakal pas, nanging ora amarga ana masalah bungkusan sing nggawe," dheweke nerangake. "Tangki sing rata ora menehi resistensi angin. Dadi sampeyan entuk kinerja penerbangan sing luwih apik. " Ukuran tank kira-kira. 830 x 350 x 173 mm.
Tank tangki thermoplastik aFP. Kanggo proyek HytiTITI, tim LCC ing tum wiwitane njajal nyedhaki pendekatan sing padha karo sing digunakake kanthi glace (ndhuwur), nanging banjur pindhah kanthi nggunakake AFP (ing ngisor iki). Kredit Gambar: Universitas Teknik Munich LCC.
"Siji ide padha karo pendekatan Elisabeth [Gleiss's]," ujare Yager, "kanggo ngetrapake braces ketegangan menyang tembok kapal kanggo menehi ganti rugi ing pasukan bendah sing paling dhuwur. Nanging, tinimbang nggunakake proses tumpukan kanggo nggawe tank, kita nggunakake AFP. Mula, kita mikir babagan nggawe bagean sing kapisah saka kapal tekanan, ing endi rak wis Integrasi. Cara iki nyebabake aku nggabungake sawetara modul Integrasi kasebut banjur aplikasi tutup pungkasan kanggo nutup kabeh sadurunge nduwurke tumpukan. "
"Kita nyoba ngrampungake konsep kasebut," dheweke terus, "lan uga miwiti nguji pilihan bahan, sing penting banget kanggo njamin resistensi H2 sing dibutuhake kanggo nembus gas. Kanggo iki, utamane nggunakake bahan terapi termoplastic lan nggarap macem-macem cara bakal mengaruhi prilaku permeasi iki ing mesin AFP. Penting mangertos yen perawatan bakal duwe efek lan yen ana proses kiriman dibutuhake. Kita uga pengin ngerti yen macem-macem tumpukan bakal mengaruhi permeasi hidrogen liwat kapal tekanan. "
Tangki kasebut bakal digawe saka thermoplastic lan jalur kasebut bakal diwenehake dening Teijin Carbon Eropa GmbH (Wuppertal, Jerman). "Kita bakal nggunakake PPS [Polyphenyne Sulfide], Peek [Ketone Polety] lan LM Paek [bahan cilik Melting Polaryl Cowone]," ujare Yagia. "Bandhingan banjur digawe kanggo ndeleng endi sing paling apik kanggo perlindungan nembus lan ngasilake bagean kanthi kinerja sing luwih apik." Dheweke ngarep-arep ngrampungake uji coba, struktural lan proses pemadaran lan demonstrasi pisanan ing taun ngarep.
Pakaryan riset ditindakake ing modul Comet "polimer4hydrogen" (ID 21647053) ing program Komet Kamentrian Federal kanggo perubahan iklim kanggo perubahan iklim kanggo teken lan teknologi digital. Waca rangkeng-. Panganggit matur nuwun kanggo mitra kompetensi Partmer Polym sing melu Leoben Gmbh (PCCL, Austria), Montanuniversitaet Leoben (Fakultas Polymer Testing, Jurusan Tampere Bahan). ) Ilmu), teknologi puncak lan faurecia nyumbang kanggo riset riset iki. Komet-Modul dibiayai dening pamrentah Austria lan pamrentah negara Styia.
Lembar sing wis dikuatake kanggo struktur bebo sing ngemot ngemot serat sing terus-terusan - ora mung saka kaca, nanging uga saka karbon lan aramid.
Ana akeh cara kanggo nggawe bagean komposit. Mula, pilihan cara kanggo bagean tartamtu bakal gumantung marang materi, desain, lan panggunaan pungkasan. Iki pandhuan pilihan.
Komposit Shocker lan R & M berkembang chain serat serat karbon sing daur ulang sing nyedhiyakake slametan nol, biaya murah tinimbang serat virgin lan pungkasane nyedhaki serat sing terus-terusan ing sifat struktural.
Wektu Pos: Mar-15-2023