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70MPa IV型瓶国产化进程再迎新突破,即将走向国际市场
http://www.chemequ.cn 2021-08-10 15:06:24 化工设备网

众所周知,氢燃料电池汽车因其“零排放”特点正在逐步成为未来新能源汽车的主力军。车载储氢技术,作为氢燃料汽车发展过程中的关键一环,直接关系到燃料电池汽车的续航、成本与安全性,也是未来氢燃料电池车发展的重点突破环节。

目前,车载储氢技术主要以“氢瓶”作为氢气储存容器,以高压储氢技术路线为主,日韩、美国以及欧洲等国家已率先将70Mpa Ⅳ型储氢瓶批量化应用于氢燃料电池汽车市场,国内市场储氢产业仍在使用III型铝合金内胆全缠绕气瓶, 70MPa储氢技术却因技术瓶颈、法规限制、关键材料碳纤维依赖进口及需求低迷、配套技术不达标等因素而发展相对滞后。

“车用氢能IV型瓶实现国内生产”一直是燃料电池产业的热门话题。然而,随着氢燃料电池汽车市场规模化需求的不断增加,国内标准法规的不断完善,以及国内企业近年在70MPa储氢技术上的蓄力突破,这一局面正在被改写。

近日,未势能源自主研发的70MPa Ⅳ型瓶在欧洲第三方测试机构顺利通过火烧试验,性能标准实现与欧盟接轨,为进一步提升国内车载储氢装备技术水平,提供了重要技术支撑。

据未势能源储氢系统开发部专家表示,为保证氢气瓶的安全性、可靠性及基本性能,综合考虑国内外法规标准,在研发过程中需要进行大量试验,包括液压爆破试验、液压循环试验、极限温度压力循环试验、加速应力破裂试验,跌落试验、氢气循环试验、渗透试验、火烧试验、枪击试验、使用性能试验、耐久性试验等。

其中,火烧试验是车用压缩氢气塑料内胆全缠绕气瓶标准中的一项重要型式试验项目,也是为了保证储氢气瓶及安全装置在氢燃料电池汽车整个生命周期,以及在火灾条件下能够安全、可靠运行的必要手段之一

该试验瓶为未势能源自主研发的70MPa Ⅳ型瓶,在瓶内充装气态氢气介质状态下,通过外部火烧试验装置,有效模拟气瓶在整车火灾发生时的情景,验证气瓶受到烧灼时内部压力、温升及瓶口阀应急泄放的性能表现。

火烧试验气瓶及火烧系统布置图

同时,为保证纤维高压储氢气瓶在火烧条件下的安全性,未势能源按照国际欧盟认证要求,从着火位置、火焰温度等多方面逐一进行了验证。

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火烧试验过程

试验过程显示,在火烧环境下,未势能源70Mpa IV型储氢瓶内部压力保持在70 MPa,压力值基本无变化,未势能源自主研发的瓶口阀内置的TPRD在球泡温度达到110°C时被激活,气瓶内压力短时间内由70MPa急速下降到1MPa以下,瓶内气体得到安全释放,气瓶表面纤维及内胆密封结构无任何破裂迹象,且气瓶安全相关功能在整个防火试验中得到完整保留。

火烧试验后气瓶状态

试验结果证明,未势能源自主研发的70Mpa IV型储氢瓶,整体关键数据指标均达到预期设计要求,且兼具高安全性、高可靠性、高能效性等技术优势,完全满足国际EC79认证使用要求。

未势能源70Mpa IV型储氢瓶通过自主内胆-阀座密封结构设计、轻量化金属阀座结构设计,以及创新内胆成型工艺、改性内胆材料,有效解决渗透性、内胆褶皱、屈曲等关键问题,密封结构更加安全、可靠,阀座重量较国际市场主流产品减轻40%。

此外,通过创新型纤维层铺层设计理念,采用革新性干法缠绕工艺,大幅提升纤维强度发挥率、爆破强度和压力循环寿命一致性,较湿法缠绕其复材用量减少15%,固化时间缩短30%,充装寿命≥15000 次,为氢燃料电池汽车轻量化车载供氢系统提供了新选择。

目前,按照国际欧盟EC79认证要求,该产品还陆续通过了氢循环试验、渗透试验等多个关键试验项目测试,已进入量产前最后测试阶段,生产制造工作也在初步启动中,并将于2021年底批量化出口欧洲,为进一步促进国内70MPaIV型高压储氢瓶的商业化应用及大幅降本,提供了重要技术支撑,将有望填补自主品牌IV型储氢气瓶在国际氢能产业应用领域的一项关键空白。

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