Ny fiara mifono vy manara-penitra ho an'ny BEV sy FCEV dia mampiasa composites thermoplastic sy thermoset miaraka amin'ny fananganana taolam-paty izay manome fitahirizana H2 25% bebe kokoa. #hidrogen #fironana
Taorian'ny fiaraha-miasa tamin'ny BMW dia nampiseho fa ny tank cubic dia afaka manome vokatra avo lenta kokoa noho ny cylinders kely maromaro, ny Oniversite Teknikan'i Munich dia nanomboka tetikasa iray hamolavola rafitra mitambatra sy dingana famokarana azo esorina ho an'ny famokarana serial. Loharano sary: TU Dresden (ambony) ankavia), Oniversite Teknika any Munich, Departemantan'ny Carbon Composites (LCC)
Ny fiara elektrônika amin'ny solika (FCEVs) mandeha amin'ny hidrôzenina zero-emission (H2) dia manome fomba fanampiny hahatratrarana tanjona aotra momba ny tontolo iainana. Ny fiara mitondra fiara misy motera H2 dia azo fenoina ao anatin'ny 5-7 minitra ary manana halavirana 500 km, saingy lafo kokoa amin'izao fotoana izao noho ny habetsaky ny famokarana. Fomba iray hampihenana ny fandaniana ny fampiasana sehatra manara-penitra ho an'ny maodely BEV sy FCEV. Tsy azo atao izany amin'izao fotoana izao satria ny tanky cylindrical Type 4 ampiasaina amin'ny fitehirizana entona H2 voaporitra (CGH2) amin'ny bar 700 ao amin'ny FCEV dia tsy mety amin'ny efitranon'ny bateria ambanin'ny vatany izay natao tsara ho an'ny fiara elektrika. Na izany aza, ny sambo fanerena amin'ny endrika ondana sy cubes dia mety hiditra ao amin'ity toerana famonosana fisaka ity.
Patent US5577630A ho an'ny "Composite Conformal Pressure Vessel", fangatahana napetraky ny Thiokol Corp. tamin'ny taona 1995 (ankavia) ary ilay sambo fanerena mahitsizoro nataon'ny BMW tamin'ny 2009 (ankavanana).
Ny Departemantan'ny Carbon Composites (LCC) ao amin'ny Oniversite Teknika any Munich (TUM, Munich, Alemaina) dia mandray anjara amin'ny tetikasa roa hamolavola io foto-kevitra io. Ny voalohany dia Polymers4Hydrogen (P4H), tarihin'ny Leoben Polymer Competence Center (PCCL, Leoben, Aotrisy). Ny fonosana asa LCC dia tarihin'ny Fellow Elizabeth Glace.
Ny tetikasa faharoa dia ny Hydrogen Demonstration and Development Environment (HyDDen), izay tarihin'ny mpikaroka Christian Jaeger ny LCC. Samy mikendry ny hamorona fihetsiketsehana midadasika amin'ny fizotran'ny famokarana amin'ny fanaovana tanky CGH2 mety amin'ny fampiasana fitambarana fibre karbonika.
Voafetra ny fahombiazan'ny volumetric rehefa apetraka ao amin'ny selan'ny bateria fisaka (ankavia) ny cylinders savaivony kely (ankavia) sy ny vata fanerena karazany 2 cubic vita amin'ny liner vy ary akora ivelany vita amin'ny fibre karbonika/epoxy (ankavanana). Loharanon-tsary: Ny sary 3 sy 6 dia avy amin'ny "Fomba fandrafetana nomerika ho an'ny boaty fanerena karazana II miaraka amin'ny tongotra fihenjanana anatiny" nataon'i Ruf sy Zaremba et al.
P4H dia nanamboatra tanky goba andrana izay mampiasa rafitra thermoplastic miaraka amin'ny tady / struts mitambatra voafono amin'ny epoxy vita amin'ny fibre karbonika. Hampiasa endrika mitovy amin'izany i HyDDen, fa hampiasa fibre automatique (AFP) hanamboarana ny tanky mitambatra thermoplastic rehetra.
Avy amin'ny fangatahana patanty nataon'i Thiokol Corp. mankany amin'ny "Composite Conformal Pressure Vessel" tamin'ny 1995 ka hatramin'ny Patent German DE19749950C2 tamin'ny 1997, ny sambo entona voaporitra dia "mety manana endrika geometrika", fa indrindra ny endrika fisaka sy tsy ara-dalàna, ao anaty lavaka mifandray amin'ny fanohanan'ny akorandriaka. . Ny singa dia ampiasaina mba hahazaka ny herin'ny fanitarana ny entona.
Ny taratasy Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) tamin'ny 2006 dia mamaritra fomba telo: sambo fanerena mifanaraka amin'ny filamenta, sambo fanerena microlattice misy firafitry ny orthorhombic anatiny (sela kely 2 sm na latsaka), voahodidin'ny fitoeran-jiro H2 manify, ary fitoeran-javatra replicator, misy rafitra anatiny misy ampahany kely mipetaka (ohatra, peratra plastika hexagonal) ary fitambarana hoditra manify ivelany. Ny kaontenera dika mitovy dia mety indrindra amin'ny kaontenera lehibe kokoa izay mety ho sarotra ny mampihatra ny fomba nentim-paharazana.
Patent DE102009057170A napetraky ny Volkswagen tamin'ny taona 2009 dia manoritsoritra sambo fanerena apetraka amin'ny fiara izay hanome fahombiazana avo lenta ary manatsara ny fampiasana habaka. Ny fiara mifono vy mahitsizoro dia mampiasa mpampitohy fihenjanana eo anelanelan'ny rindrina roa mifanandrify, ary boribory ny zorony.
Ireo hevitra etsy ambony sy ireo hafa dia notononin'i Gleiss ao amin'ny taratasy "Process Development for Cubic Pressure Vessels with Stretch Bars" nataon'i Gleiss et al. ao amin'ny ECCM20 (26-30 jona 2022, Lausanne, Soisa). Ao amin'ity lahatsoratra ity, mitanisa fanadihadiana TUM navoakan'i Michael Roof sy Sven Zaremba izy, izay nahita fa ny vata fanerena cubic miaraka amin'ny fihenjanana struts mampifandray ny sisiny mahitsizoro dia mahomby kokoa noho ny cylinders kely maromaro izay mifanaraka amin'ny habaka amin'ny bateria fisaka, manome 25 eo ho eo. % Bebe kokoa. toerana fitahirizana.
Araka ny filazan'i Gleiss, ny olana amin'ny fametrahana cylinders karazany 4 be dia be ao anaty boaty fisaka dia ny hoe "mihena be ny habetsaky ny cylinders ary ny rafitra dia manana entona H2 be dia be. Amin'ny ankapobeny, ny rafitra dia manome fahafaha-manao fitahirizana kely kokoa noho ny siny cubic. ”
Na izany aza, misy olana hafa amin'ny famolavolana cubic ny tank. "Mazava ho azy fa noho ny entona voatsindry dia mila manohitra ny hery miondrika amin'ny rindrina fisaka ianao," hoy i Gleiss. "Ho an'izany dia mila rafitra nohamafisina ianao izay mampifandray anatiny amin'ny rindrin'ny tank. Saingy sarotra ny manao izany amin'ny composite.
Glace sy ny ekipany dia nanandrana nampiditra barazy manamafy ny fihenjanana ao anatin'ilay sambo fanerena amin'ny fomba mety amin'ny fizotran'ny filamenta. "Zava-dehibe amin'ny famokarana be dia be izany," hoy ny fanazavany, "ary mamela antsika hamolavola ny lamina miolikolika amin'ny rindrin'ny kaontenera mba hanamafisana ny fiorenan'ny fibre ho an'ny entana tsirairay ao amin'ny faritra."
Dingana efatra hanaovana tobim-pitaterana tobim-pitaovana ho an'ny tetikasa P4H. Loharano sary: "Famolavolana dingana famokarana ho an'ny sambo fanerena cubic misy brace", Oniversite Teknika any Munich, tetikasa Polymers4Hydrogen, ECCM20, Jona 2022.
Mba hahatratrarana ny on-chain, ny ekipa dia namolavola hevitra vaovao misy dingana efatra lehibe, araka ny aseho etsy ambony. Ny fihenjanana struts, aseho amin'ny mainty eo amin'ny dingana, dia prefabricated rafitra rafitra noforonina tamin'ny fampiasana fomba nalaina avy amin'ny tetikasa MAI Skelett. Ho an'ity tetikasa ity, ny BMW dia nanamboatra “framework” ho an'ny fitaratra amin'ny fampiasana tsorakazo pultrusion vita amin'ny fibre efatra, izay novolavolaina ho rafitra plastika avy eo.
Ny rafitry ny tanky toratelo andrana. Fizarana skeletal hexagonal 3D vita pirinty tamin'ny TUM mampiasa filament PLA tsy nohamafisina (ambony), mampiditra tady pultrusion CF/PA6 ho braces fihenjanana (afovoany) ary avy eo mametaka ny filamenta manodidina ny braces (ambany). Loharano sary: Oniversite Teknika Munich LCC.
"Ny hevitra dia ny ahafahanao manangana ny sarin'ny tank cubic ho toy ny rafitra modular," hoy i Glace. "Ireo maodely ireo dia apetraka ao anaty fitaovana famolahana, apetraka ao amin'ny maodely frame ny fihenjanana, ary avy eo ny fomba MAI Skelett dia ampiasaina manodidina ny struts mba hampidirana azy ireo amin'ny ampahany." fomba famokarana faobe, niteraka rafitra izay avy eo dia ampiasaina ho toy ny mandrel na ny fototra mba hamehezana ny fitoeran-javatra fitehirizana akorany mitambatra.
Ny TUM dia nanamboatra ny tobin'ny tanky ho toy ny "cushion" cubic miaraka amin'ny sisiny mafy, ny zorony boribory ary ny lamina hexagonal eo amin'ny tampony sy ambany izay azo ampidirina sy apetaka. Natao pirinty 3D ihany koa ny loaka ho an'ireo fitahirizana ireo. "Ho an'ny tanky andrana voalohany, dia nanao pirinty 3D izahay fizarana frame hexagonal mampiasa asidra polylactic [PLA, thermoplastic bio-monina] satria mora sy mora izany," hoy i Glace.
Ny ekipa dia nividy 68 pultruded carbon fiber reinforced polyamide 6 (PA6) tsorakazo avy amin'ny SGL Carbon (Meitingen, Germany) mba hampiasaina ho fatorana. “Mba hitsapana ny foto-kevitra dia tsy nanao lasitra izahay”, hoy i Gleiss, “fa nampiditra spacer tsotra fotsiny tao anatin'ny rafitra fototry ny toho-tantely vita pirinty 3D ary napetaka tamin'ny lakaoly epoxy. Izany dia manome mandrel hanodinana ny tanky. " Nomarihiny fa na dia mora tsofina aza ireo tsorakazo ireo, dia misy olana lehibe holazaina any aoriana.
"Tamin'ny dingana voalohany, ny tanjonay dia ny hampiseho ny fahaiza-mamorona ny famolavolana sy hamantatra ny olana amin'ny foto-kevitra famokarana," hoy i Gleiss nanazava. “Noho izany dia mipoitra avy amin'ny ety ivelany amin'ny firafitry ny taolana ny fihenjanana, ary ampifandraisinay amin'io fotony io ny fibre karbônina amin'ny alalan'ny fihodinkodinana lena. Aorian'izany, amin'ny dingana fahatelo, dia manondrika ny lohan'ny tsorakazo tsirairay isika. thermoplastic, noho izany dia mampiasa hafanana fotsiny izahay hanamboatra ny lohany mba hipetaka sy hihidy ao amin'ny sosona voalohany amin'ny fonony. Avy eo dia miroso amin'ny famonosana ny rafitra indray isika mba hifehezana ara-jeometrika ao anatin'ny tanky ny lohan'ny fanosehana fisaka. laminate amin`ny rindrina.
Satroka spacer ho an'ny fihodinkodinana. Ny TUM dia mampiasa satroka plastika amin'ny faran'ny tsorakazo mihenjana mba hisorohana ny fibre tsy hikorontana mandritra ny fihodinkodinana. Loharano sary: Oniversite Teknika Munich LCC.
Nohamafisin’i Glace fa porofon’ny foto-kevitra ity fiara mifono vy voalohany ity. "Ny fampiasana ny fanontam-pirinty 3D sy ny lakaoly dia natao ho an'ny fitsapana voalohany ihany ary nanome anay hevitra momba ny olana vitsivitsy sendra anay. Ohatra, nandritra ny fihodinkodinana, ny filamenta dia tratra tamin'ny faran'ny tsorakazo fihenjanana, ka nahatonga ny fibre vaky, fahasimban'ny fibre, ary mampihena ny habetsahan'ny fibre hanohitra izany. nampiasa satroka plastika vitsivitsy izahay ho fitaovana fanamboarana izay napetraka teo amin'ny bao alohan'ny dingana voalohany miolikolika.
Nanandrana karazana toe-javatra fanarenana isan-karazany ny ekipa. “Izay mijery ny manodidina dia miasa tsara indrindra”, hoy i Grace. "Ary koa, nandritra ny dingana fanaovana prototyping, dia nampiasa fitaovana lasantsy novana izahay mba hampifanatrehana hafanana sy hamolavola indray ny tendron'ny tady. Amin'ny foto-kevitra famokarana faobe, dia hanana fitaovana lehibe iray ianao izay afaka mamolavola sy mamolavola ny faran'ny struts rehetra ho laminate vita amin'ny atiny amin'ny fotoana iray ihany. . ”
Namboarina ny lohan-drawbar. TUM dia nanandrana hevitra samihafa ary nanova ny lasantsy mba hampifanaraka ny faran'ny fatorana mitambatra ho an'ny laminate amin'ny rindrina. Loharano sary: "Famolavolana dingana famokarana ho an'ny sambo fanerena cubic misy brace", Oniversite Teknika any Munich, tetikasa Polymers4Hydrogen, ECCM20, Jona 2022.
Noho izany, ny laminate dia sitrana taorian'ny dingana voalohany mihodinkodina, ny lahatsoratra dia amboarina, ny TUM dia mameno ny fihodinana faharoa amin'ny filaments, ary avy eo dia sitrana fanindroany ny laminate rindrina ivelany. Mariho fa ity dia karazana tanky 5, izay midika fa tsy misy tsipika plastika ho sakana entona. Jereo ny fifanakalozan-kevitra ao amin'ny fizarana Dingana manaraka eto ambany.
"Notapatapahinay ny demo voalohany tamin'ny fizarana ary nanao sarintany ny faritra mifandray," hoy i Glace. "Ny akaiky dia mampiseho fa nanana olana momba ny kalitao izahay tamin'ny laminate, miaraka amin'ny lohan'ny strut tsy mipetaka amin'ny laminate anatiny."
Famahana olana amin'ny banga eo amin'ny laminate ny rindrina anatiny sy ivelany ny tanky. Mamorona elanelana eo amin'ny fihodinana voalohany sy faharoa amin'ny tanky andrana ny lohan'ny tady fatorana novaina. Loharano sary: Oniversite Teknika Munich LCC.
Ity tanky voalohany 450 x 290 x 80mm ity dia vita tamin'ny fahavaratra. "Nanao fandrosoana be izahay nanomboka teo, saingy mbola misy elanelana misy eo amin'ny laminate anatiny sy ivelany," hoy i Glace. “Noho izany dia niezaka ny nameno ireo banga ireo tamin'ny resina madio sy be viscosity izahay. Izany dia manatsara ny fifandraisana misy eo amin'ny stud sy ny laminate, izay mampitombo be ny adin-tsaina mekanika. "
Nanohy namolavola ny famolavolana sy ny fizotran'ny tanky ny ekipa, anisan'izany ny vahaolana ho an'ny lamina miolikolika irina. "Ny sisin'ny fiara fitateram-panadinana dia tsy voahodina tanteraka satria sarotra ho an'ity géometrika ity ny namorona lalana miolikolika," hoy i Glace nanazava. “Ny zoro miolikolika voalohany dia 75°, saingy fantatray fa nisy fizaran-tany maromaro ilaina mba hahafeno ny enta-mavesatry ity sambo fanerena ity. Mbola mitady vahaolana amin'ity olana ity izahay, saingy tsy mora amin'ny rindrambaiko eny an-tsena amin'izao fotoana izao. Mety ho lasa tetik'asa manaraka izany.
"Nasehonay ny maha-mety an'io foto-kevitra famokarana io," hoy i Gleiss, "nefa mila miasa bebe kokoa izahay mba hanatsarana ny fifandraisana misy eo amin'ny laminate sy hanova ny tady fatorana. “Fitsapana ivelany amin'ny milina fitiliana. Esorinao avy ao amin'ny laminate ny spacer ary andramo ny enta-mavesatry ny mekanika azon'ireo tonon-taolana ireo. "
Ity ampahany amin'ny tetikasa Polymers4Hydrogen ity dia ho vita amin'ny faran'ny taona 2023, ary amin'izay fotoana izay no antenain'i Gleis hamita ny tanky fihetsiketsehana faharoa. Mahaliana fa ny endrika ankehitriny dia mampiasa thermoplastika voahaingo tsara ao amin'ny frame sy thermoset composites ao amin'ny rindrin'ny tank. Ity fomba hybrid ity ve no hampiasaina amin'ny tank demonstration farany? “Eny,” hoy i Grace. "Ny mpiara-miombon'antoka amin'ny tetikasa Polymers4Hydrogen dia mamolavola resin'ny epoxy sy fitaovana matrix composite hafa manana fananana sakana hidrozenina tsara kokoa." Mitanisa mpiara-miombon'antoka roa miasa amin'ity asa ity izy, ny PCCL sy ny Oniversiten'i Tampere (Tampere, Failandy).
Gleiss sy ny ekipany dia nifanakalo vaovao ary niresaka hevitra tamin'i Jaeger momba ny tetikasa HyDDen faharoa avy amin'ny tanky mitambatra LCC conformal.
"Hamokatra sambo fanerena mitambatra mifanaraka amin'ny drôna fikarohana izahay," hoy i Jaeger. "Ity dia fiaraha-miasa eo amin'ny departemanta roa ao amin'ny Departemantan'ny Aerospace sy Geodetic an'ny TUM - LCC ary ny Departemantan'ny Helicopter Technology (HT). Ho vita amin’ny faran’ny taona 2024 ny tetikasa ary eo am-pamitana ny sambo fanerena izahay amin’izao fotoana izao. famolavolana izay kokoa amin'ny aerospace sy ny fiara. Aorian'ity dingana voalohany ity, ny dingana manaraka dia ny fanaovana modely ara-drafitra amin'ny antsipiriany ary maminavina ny fahombiazan'ny sakana amin'ny rafitry ny rindrina. "
"Ny hevitra iray manontolo dia ny hamolavola drôna fikarohana miaraka amin'ny selan-tsolika hybrid sy ny rafitra fampandehanana ny bateria," hoy izy nanohy. Hampiasa ny bateria izy mandritra ny enta-mavesatra mahery vaika (izany hoe fiaingana sy fiaingana) ary avy eo dia hifindra any amin'ny selan-tsolika mandritra ny fandehanana maivana. "Efa nanana drôna fikarohana ny ekipan'ny HT ary nanamboatra ny powertrain mba hampiasana ny bateria sy ny selan'ny solika," hoy i Yeager. "Nividy tanky CGH2 ihany koa izy ireo mba hitsapana ity fampitana ity."
"Ny ekipako dia nasaina nanamboatra prototype tanky fanerena izay mety, fa tsy noho ny olana momba ny fonosana izay hamorona tanky cylindrical," hoy izy nanazava. “Tsy dia mahatohitra rivotra be loatra ny tanky fisaka. Noho izany dia mahazo fampisehoana tsara kokoa ny sidina ianao. ” Ny refin'ny tanky eo ho eo. 830 x 350 x 173 mm.
Tank mifanaraka amin'ny AFP thermoplastic tanteraka. Ho an'ny tetikasa HyDDen, ny ekipan'ny LCC ao amin'ny TUM tamin'ny voalohany dia nikaroka fomba mitovy amin'ilay nampiasain'i Glace (etsy ambony), fa avy eo dia nifindra tamina fomba iray tamin'ny fampiasana fitambarana môdely ara-drafitra maromaro, izay nampiasaina be loatra tamin'ny fampiasana AFP (ambany). Loharano sary: Oniversite Teknika Munich LCC.
“Ny hevitra iray dia mitovitovy amin'ny fomba fiasan'i Elisabeth [Gleiss],” hoy i Yager, “mba hampisy fihenjanana eo amin'ny rindrin'ny sambo mba hanonerana ny hery miforitra be. Na izany aza, raha tokony hampiasa dingana miolikolika hanaovana ny tanky, dia mampiasa AFP izahay. Noho izany, nieritreritra ny hamorona fizarana misaraka amin'ny sambo fanerena, izay efa tafiditra ny racks. Io fomba fiasa io dia nahafahako nampifandray ny maro amin'ireo môtô mitambatra ireo ary avy eo dia nampihatra satroka farany mba hamehezana ny zava-drehetra alohan'ny fihodin'ny AFP farany.
"Miezaka ny hamarana ny foto-kevitra toy izany izahay," hoy izy nanohy, "ary manomboka ny fitsapana ny fifantenana ny fitaovana, izay tena zava-dehibe mba hahazoana antoka ny fanoherana ilaina amin'ny fidirana entona H2. Noho izany dia mampiasa fitaovana thermoplastic indrindra izahay ary miasa amin'ny fomba isan-karazany amin'ny fiantraikan'ny fitaovana amin'ity fihetsika sy fanodinana ity amin'ny milina AFP. Zava-dehibe ny mahatakatra raha hisy vokany ny fitsaboana ary raha ilaina ny fanodinana aorian'ny fandidiana. Te-hahafantatra ihany koa izahay raha hisy fiantraikany amin'ny fidiran'ny hydrogène amin'ny alàlan'ny sambo fanerena ny stacks samihafa. "
Ny tanky dia vita amin'ny thermoplastic tanteraka ary ny tady dia homen'ny Teijin Carbon Europe GmbH (Wuppertal, Germany). "Hampiasa ny fitaovana PPS [polyphenylene sulfide], PEEK [polyether ketone] ary LM PAEK [ketone polyaryl ambany mitsonika] izahay," hoy i Yager. "Ny fampitahana dia atao mba hahitana hoe iza no tsara indrindra amin'ny fiarovana ny fidirana sy ny famokarana kojakoja manana fampisehoana tsara kokoa." Manantena izy fa hamita ny fitsapana, ny famolavolana ara-drafitra sy ny fomba fiasa ary ny fihetsiketsehana voalohany amin'ny taona manaraka.
Ny asa fikarohana dia natao tao anatin'ny module COMET "Polymers4Hydrogen" (ID 21647053) ao anatin'ny fandaharan'asan'ny COMET an'ny Minisiteran'ny Fiovan'ny toetr'andro, ny tontolo iainana, ny angovo, ny fivezivezena, ny fanavaozana ary ny teknolojia ary ny minisitera federaly momba ny teknolojia nomerika sy ny toekarena. . Ny mpanoratra dia misaotra ny mpiara-miombon'antoka amin'ny Polymer Competence Center Leoben GmbH (PCCL, Aotrisy), Montanuniversitaet Leoben (Faculty of Polymer Engineering and Science, Departemantan'ny Chemistry of Polymer Materials, Department of Materials Science and Polymer Testing), University of Tampere (Faculty of Engineering). Fitaovana). ) Siansa), Peak Technology ary Faurecia dia nandray anjara tamin'ity asa fikarohana ity. Ny COMET-Modul dia vatsian'ny governemanta Aotrisy sy ny governemantan'ny fanjakan'i Styria.
Ny takelaka efa nohamafisina ho an'ny rafitra mitondra entana dia misy fibra mitohy - tsy avy amin'ny fitaratra ihany, fa avy amin'ny karbaona sy aramid ihany koa.
Misy fomba maro ahafahana manamboatra ampahany mitambatra. Noho izany, ny fisafidianana ny fomba ho an'ny ampahany manokana dia miankina amin'ny fitaovana, ny famolavolana ny ampahany, ary ny fampiasana farany na ny fampiharana. Ity misy torolàlana momba ny fisafidianana.
Ny Shocker Composites sy ny R&M International dia mamolavola rojo famatsiana fibre karbônina azo amboarina izay manome famonoana aotra, vidiny ambany noho ny fibre virjiny ary amin'ny farany dia hanolotra halavany izay manakaiky ny fibre mitohy amin'ny fananana ara-drafitra.
Fotoana fandefasana: Mar-15-2023