Стандардни резервоари за равне платформе за БЕВС и ФЦЕВ користе термопластичне и термосет композити са конструкцијом скелета која омогућава 25% више складиштења Х2. # хидроген # реци
Након сарадње са БМВ-ом показало је да би кубични резервоар могао да пружи већу волуметријску ефикасност од више малих цилиндара, Технички универзитет у Минхену кренуо је на пројекат да развије композитну структуру и скалабилни производ производње и скалабилни производ. Слика кредит: Ту Дресден (топ) лево), Технички универзитет у Минхену, Одељење за карбонски композити (ЛЦЦ)
Електрична возила за горивне ћелије (ФЦЕВ) Покреће се нулта емисија (Х2) водоник пружају додатна средства за постизање нула еколошких циљева. Путнички аутомобил са горивним ћелијама са Х2 мотором може се испунити за 5-7 минута и има низ од 500 КМ, али је тренутно скупља због ниских количина производње. Један од начина да смањите трошкове је да се користи стандардна платформа за БЕВ и ФЦЕВ моделе. Ово тренутно није могуће јер цилиндричне тенкове типа 4 који се користе за чување компримованих Х2 гаса (ЦГХ2) на 700 бара у ФЦУВ-у нису погодни за подјеле батерије за подлоге који су пажљиво дизајнирани за електрична возила. Међутим, подсетни судови у облику јастука и коцкица могу се уклопити у овај равни простор за паковање.
Патент УС5577630А за "Композитни усклађени под притиском", пријава коју је поднела Тхиокол Цорп. 1995. (лево) и правоугаони под притиском патентиран БМВ-ом у 2009. години (десно).
Одељење за карбонске композити (ЛЦЦ) Техничког универзитета у Минхену (Тум, Минхен, Немачка) укључен је у два пројекта да би се развио овај концепт. Први је полимерс4хидроген (П4Х), на челу са Леобен Полимер Цлетенценце Центер (ПЦЦЛ, Леобен, Аустрија). ЛЦЦ радни пакет води колегу Елизабетх Глаце.
Други пројекат је окружење демонстрације и развој водоника (Хидден), где ЛЦЦ води истраживач Хришћански Јаегер. Оба имају за циљ да створе велику демонстрацију производног процеса за прављење погодног ЦГХ2 резервоара користећи композити карбонских влакана.
Постоји ограничена волуметријска ефикасност када су цилиндри мали пречник инсталирани у равне ћелије батерије (лево) и кубичне посуде под притиском 2 на површини од челичних облога и карбонских влакана / епоксидне композитне спољне шкољке (десно). Извор слике: Слике 3 и 6 су из "нумеричког дизајнерског приступа за пловило за притисак типа ИИ са унутрашњим напетости" од стране РУФ и Заремба и др.
П4Х је израдио експериментални резервоар коцкице који користи термопластични оквир са сложеним тракама за затезање / носачи умотане у епоксид ојачани угљенику. Хидден ће користити сличан дизајн, али ће користити аутоматско постављање влакана (АФП) за производњу свих термопластичних композитних резервоара.
Од патентне пријаве Тхиокол Цорп. У "Композитни усклађени под притиском" 1995. године у немачком патенту ДЕ19749950Ц2, у 1997. години, компримовани гасни пловила "могу имати било какву геометријску конфигурацију", али посебно равне и неправилне облике, у шупљини повезане са потпором љуске. Елементи се користе тако да могу издржати силу ширења гаса.
Доступник Ливерморе Ливерморе Ливерморе (ЛЛНЛ) Описује три приступа: Посуда за прикладни притисак филиса који садржи интерну ортолошку структуру решетке (мале ћелије 2 цм), а контејнер за репликатор који се састоји од унутрашње структуре који се састоји од лијепљиве пластичне прстенове (нпр. Састав танке спољне коже љуске. Дупликатни контејнери су најприкладнији за веће контејнере у којима се могу применити традиционалне методе.
Патент ДЕ102009057170А Поднесе Волксваген у 2009. години описује посуду под притиском возила који ће пружити високу ефикасност на тежини током побољшања искоришћености простора. Правокутни резервоари користе затезање конектора између два правоугаоне супротне зидове, а углови су заобљени.
Горе наведени и други појмови наводе Глеисс у раду "Развој процеса за кубне посуде под притиском са паковима" Глеисс и др. На ЕЦЦМ20 (26. и 30. јуна 2022., Лозана, Швајцарска). У овом чланку наводи студију ТУМ-а објављене од стране Мицхаела Крова и Свен Заремба, што је утврђено да је кубична посуда за притисак са натезањем струје у вези са правоугаоним странама ефикасније од неколико малих цилиндара који се уклапају у простор равне батерије, пружајући отприлике 25% више. Складишни простор.
Према Глеису, проблем са инсталирањем великог броја малих цилиндара типа 4 је да је "јачина звука цилиндара у великој мери смањена и систем такође има веома велику површину прожимања гаса Х2. Све у свему, систем пружа мање капацитета складиштења од кубичних тегле. "
Међутим, постоје и други проблеми са кубичним дизајном резервоара. "Очигледно, због компримованог гаса, морате да се супротставите савијањима на равним зидовима", рекао је Глеисс. "За то вам је потребна појачана структура која се интерно повезује у зидове резервоара. Али то је тешко са композитима. "
Гласова и њен тим покушали су да уграде појачане траке за напетости у посуду под притиском на начин који би био погодан за процес намотавања филамента. "Ово је важно за производњу високог обима," Објашњава, ", и омогућава нам да дизајнирамо намотајни узорак зидова посуде за оптимизацију оријентације влакана за свако оптерећење у зони."
Четири корака за пробни кубни композитни резервоар за П4Х пројекат. Кредит слике: "Развој производног процеса кубичних под притиском са браце", Технички универзитет у Минхену, полимера4хидроген пројекат, ЕЦЦМ20, јуни 2022. године.
Да би се постигао ланац, тим је развио нови концепт који се састоји од четири главна корака, као што је приказано горе. Напетости за напетост, приказани у црној кораци, су монтажна структура оквира израђена коришћењем метода преузета из пројекта МАИ Скелетт. За овај пројекат, БМВ је развио оквир ветробранског стакла "Оквир" користећи четири шипке за арматурне влакне, које су затим обликоване у пластични оквир.
Оквир експерименталног кубичног резервоара. Шестероколошке секције 3Д штампане ТУМ-ом помоћу непрекидних ПЛА филамента (Врх), уметањем ЦФ / ПА6 пултризијских шипки као затезнице (средња), а затим замотавање филације око грудњака (дно). Слика кредит: Технички универзитет у Минхену ЛЦЦ.
"Идеја је да можете изградити оквир кубичне резервоара као модуларне структуре", рекао је Глаце. "Ови модули се затим постављају у алатку за ливење, напетости постављају се у модулима оквира, а затим се МАИ Скелетт метода користи око носача да их интегришу са оквирним деловима." Метода масовне производње, што резултира структуром која се затим користи као мандре или језгро да се замота складишни резервоар композит.
Тум је дизајнирао оквир резервоара као кубни "јастук" са чврстим странама, заобљени углови и шестерокутни узорак на врху и дну кроз које се могу уметнути и причврстити. Рупе за ове регале такође су биле 3Д штампане. "За наш почетни експериментални резервоар, ми смо 3Д штампани шестерокутни пресеци помоћу полилактичке киселине [ПЛА, БИО-БЕСПЛАТНО ТХЕРМЛАСТЕСТ] јер је било лако и јефтино", рекао је Глаце.
Тим је купио 68 пултртудираних арматура од угљеничних влакана од полиамида 6 (ПА6) од палице СГЛ (Меитинген, Немачка) за употребу као везе. "Да бисмо тестирали концепт, нисмо учинили калупљење", каже Глеисс ", већ је једноставно уметнуо дистанце у 3Д штампани језгре саће и заљепчавали их епоксидном лепком. Ово затим пружа Мандрелу за навијање резервоара. " Напомиње да иако су ови штапови релативно лако ветра, постоје неки значајни проблеми који ће бити описани касније.
"На првој фази, наш циљ је био да покажемо производњу дизајна и идентификују проблеме у концепту производње", објашњено Глеисс. "Дакле, напетости струти стрше из спољне површине структуре скелета и причвршћујемо карбонске влакне у ову језгру помоћу намотавања влажног тијела. Након тога, у трећем кораку, савијамо главу сваке шипке за кравате. Термопластично, тако да само користимо топлоту да бисмо преобликули главу тако да се прекрива и закључава у први слој амбалаже. Затим настављамо да поново омотамо структуру како би главу равне потисне геометријски затворена у резервоару. ламинат на зидовима.
Спацер Цап за намотавање. ТУМ користи пластичне капице на крајевима напетости штапова како би се спречило влакна да се запетљавају током намотавања нити. Слика кредит: Технички универзитет у Минхену ЛЦЦ.
Глаце је поновио да је овај први резервоар био доказ концепта. "Употреба 3Д штампарије и лепила била је само за почетно тестирање и дала нам је идеју о неколико проблема са којима смо наишли. На пример, током намотавања, филаменти су ухватили крајеве напетости шипки, изазивајући ломљење влакна, оштећења влакана и смањење количине влакана да се то супротстави. Користили смо неколико пластичних капа као производне помоћи које су постављене на ступове пре првог корака намотавања, када су унутрашњи ламинати направљени, уклонили смо ове заштитне капице и преобликовали крајеве полова пре коначног замотавања. "
Тим је експериментирао са различитим сценаријима реконструкције. "Они који гледају на посао најбоље", каже милост. "Такође, током фазе прототипирања користили смо модификовано средство за заваривање да бисмо наносе топлоте и преобликовали крајеве брда. У концепту масовне производње имали бисте један већи алат који се може обликовати и формирати све крајеве струта у унутрашњост ламината за завршетак. . "
Главе вученице преобликоване. Тум је експериментирао са различитим концептима и модификовао заваре да бисте поравнали крајеве композитних веза за причвршћивање на зидни ламинат зида. Кредит слике: "Развој производног процеса кубичних под притиском са браце", Технички универзитет у Минхену, полимера4хидроген пројекат, ЕЦЦМ20, јуни 2022. године.
Тако се ламинат излечи након првог корака намотавања, постови се преобликовају, Тум завршава други намотавајућим филаментима, а затим је спољни зидни ламинат за зид резервоара излечен други пут. Имајте на уму да је ово дизајн резервоара типа 5, што значи да нема пластичну облогу као гасну баријеру. Погледајте дискусију у одељењу следеће кораке у наставку.
"Пресекли смо први демо у пресјеке и пресликали повезану област", рекао је Глаце. "Изблиза је показала да смо имали неке квалитетне проблеме са ламинатом, са главама струтних не постављају равно на унутрашњем ламинату."
Решавање проблема са празнинама између ламината унутрашњих и спољних зидова резервоара. Модификована глава шипке за кравате ствара јаз између првог и другог преокрета експерименталног резервоара. Слика кредит: Технички универзитет у Минхену ЛЦЦ.
Овај почетни 450 к 290 к 80 мм резервоар завршен је прошлог лета. "Од тада смо направили много напретка, али још увек имамо јаз између унутрашњих и спољашњих ламината", рекао је Глаце. "Дакле, покушали смо да попунимо оне празнине чистом смолом високих вискозности. Ово заправо побољшава везу између студија и ламината, што увелике повећава механички стрес. "
Тим је наставио да развија дизајн и поступак резервоара, укључујући решења за жељени образац за навијање. "Бочне странице тестова нису у потпуности увијене јер је то било тешко да овој геометрији створи пут намотавања", објаснио је глазај. "Наш почетни угао намотавања био је 75 °, али знали смо да је потребно више кругова да се задовоље оптерећење у овом посуду под притиском. Још увек тражимо решење овог проблема, али то тренутно није лако са софтвером на тржишту. То може постати праћење пројекта.
"Показали смо изводљивост овог концепта производње", каже Глеисс ", али морамо даље да радимо да бисмо побољшали везу између ламината и преобликованих шипки за кравате. "Спољно испитивање на тестирању. Извуците одстојнице из ламината и тестирајте механичку оптерећење да ти зглобови могу да издрже. "
Овај део пројекта полимера4хидрогена биће завршен на крају 2023. године, по коме се Глеис нада да ће довршити други демонстративни резервоар. Занимљиво је да данас дизајнирају уредну армирану термопластику у оквиру и термоСет компоитес у зидовима резервоара. Да ли ће се овај хибридни приступ користити у завршном демонстративном резервоару? "Да", рекао је Граце. "Наши партнери у пројекту полимера4хидрогена развијају епоксидне смоле и друге композитне матричне материјале са бољим својствима хидрогенике." Она наводи два партнера који раде на овом раду, ПЦЦЛ-у и Универзитету у Тампере (Тампере, Финска).
Глеисс и њен тим су такође размењивали информације и разговарали о идејама са Јаегером на другом ХИДДЕН пројекту из ЦЦЦ-а у складу са композитним резервоарама.
"Производит ћемо усклађени композитни подсекрна посуда за истраживачке дронове", каже Јаегер. "Ово је сарадња између два одељења ваздухопловног и геодетског одељења ТУМ-ЛЦЦ-а и одељења за технологију хеликоптера (ХТ). Пројекат ће бити завршен до краја 2024. године и тренутно попуњавамо посуду под притиском. Дизајн који је више ваздухопловни и аутомобилски приступ. Након ове почетне концепте фазе, следећи корак је извршавање детаљног структурног моделирања и предвиђање перформанси баријере на зидне структуре. "
"Читава идеја је развити истраживачку дрону са хибридном системом погонског и батерије", наставио је. Користиће батерију током великих оптерећења (тј. Поздрав и слетање), а затим се пребаците на целокупну ћелију за гориво током лаких крстарења. "ХТ тим је већ имао истраживачку дрону и редизајнирао је погон да користи и батерије и горивне ћелије", рекао је Иеагер. "Такође су купили ЦГХ2 резервоар за тестирање овог преноса."
"Мој тим је имао задатак да изгради прототип под притиском који би одговарао, али не због питањима амбалаже да би цилиндрични резервоар створио", објашњава он. "Тенк ласкава не нуди толико отпорност на ветру. Тако да добијате боље перформансе лета. " Димензије резервоара цца. 830 к 350 к 173 мм.
Потпуно термопластични резервоар за прикупљање АФП-а. За ХИДДЕН пројекат, ЛЦЦ тим на ТУМ-у у почетку је истраживао сличан приступ томе који је користио глазај (горе), али потом је прешао на приступ користећи комбинацију неколико структурних модула, који су затим прецијењени коришћењем АФП-а (у наставку). Слика кредит: Технички универзитет у Минхену ЛЦЦ.
"Једна идеја је слична Елисабетх [Глеисс'с] приступу", каже Иагер, "да нанесете затезнице на зид посуде да надокнади високе силе савијања. Међутим, уместо да користите процес навијавања да направите резервоар, користимо АФП. Стога смо размишљали о стварању посебног одељка под притиском у којем су регали већ интегрисани. Овај приступ ми је омогућио да комбинујем неколико ових интегрисаних модула, а затим наношење крајњег поклопца да све донесем све пре коначног намотаја АФП-а. "
"Покушавамо да финализујемо такав концепт", наставио је, "и такође почети да тестира избор материјала, што је веома важно да обезбеди потребну отпорност на продирање Х2 гаса. За то углавном користимо термопластичне материјале и радимо на разним начином на који ће материјал утицати на ово понашање и прераду проживања у АФП машини. Важно је да разумете да ли ће третман имати ефекат и ако је потребна пост-обрада. Такође желимо да знамо да ли ће различити хрпе утицати на прожимање водоника кроз посуду под притиском. "
Резервоар ће бити у потпуности направљен од термопластике и траке ће вам пружити Теијин Царбон Еуропе ГмбХ (Вуппертал, Немачка). "Ми ћемо користити њихов ППС [полифенилен сулфид], завирити [полиетер кетон] и ЛМ Паек [мале топљење полиарил кетоне]", рекао је Иагер. "Поређења се затим виде да види која је најбоља за заштиту продора и производње делова са бољим перформансама". Нада се да ће довршити тестирање, структурно и процесно моделирање и прве демонстрације у року од следеће године.
Истраживачки рад је извршен унутар модула комете "Полимери4хидроген" (ИД 21647053) у оквиру програма комете Федералног министарства за климатске промене, животну средину, енергију, мобилност, иновације и технологију и Федерално министарство за дигиталну технологију и економију. . Аутори се захваљују партнерима који учествују Полимер Центер Леобен ГмбХ (ПЦЦЛ, Аустрија), Монтануниверсеитает Леобен (Факултет полимерног инжењерства и науке, Одељење за хемију полимера, Одељење за науку и полимерно тестирање), Универзитета у Тампереу (Факултет инжењерских материјала). ) Наука), врхунска технологија и Фауреција допринели су овом истраживачком раду. Комет-Модул финансира Влада Аустрије и Влада државе Стеријер.
Претходно ојачани листови за оптерећене структуре садрже континуирана влакна - не само од стакла, већ и од угљеника и арамиде.
Постоји много начина да се састави композитни делови. Стога ће избор методе за одређени део зависити од материјала, дизајна дела и крајње употребе или примене. Ево водича за селекцију.
Схоцкент Цомпосетис и Р & М Интернатионал развијају рециклирани ланац снабдевања угљеном влакном који пружа нулту клање, ниже трошкове од Виргинга влакана и на крају ће понудити дужине које прилазе континуираним влакнима у структуралним својствима.
Вријеме поште: Мар-15-2023