Avances en los tanques de almacenamiento de hidrógeno tipo IV: incorporación de materiales compuestos para mayor seguridad

Actualmente, las tecnologías de almacenamiento de hidrógeno más comunes incluyen el almacenamiento gaseoso a alta presión, el almacenamiento criogénico de líquidos y el almacenamiento en estado sólido. Entre ellas, el almacenamiento gaseoso a alta presión se ha convertido en la tecnología más madura debido a su bajo costo, rápido repostaje de hidrógeno, bajo consumo de energía y estructura simple, lo que la convierte en la tecnología de almacenamiento de hidrógeno preferida.

Cuatro tipos de tanques de almacenamiento de hidrógeno:

Además de los emergentes tanques totalmente compuestos Tipo V sin revestimiento interno, han entrado en el mercado cuatro tipos de tanques de almacenamiento de hidrógeno:

1.Tanques totalmente metálicos tipo I: Estos tanques ofrecen mayor capacidad a presiones de trabajo que van desde 17,5 a 20 MPa, con menores costos. Se utilizan en cantidades limitadas para camiones y autobuses de GNC (gas natural comprimido).

2. Tanques compuestos con revestimiento metálico de tipo II: Estos tanques combinan revestimientos metálicos (normalmente acero) con materiales compuestos enrollados en dirección circular. Proporcionan una capacidad relativamente grande a presiones de trabajo entre 26 y 30 MPa, con costos moderados. Se utilizan ampliamente para aplicaciones de vehículos de GNC.

3. Tanques totalmente compuestos Tipo III: Estos tanques presentan una menor capacidad a presiones de trabajo entre 30 y 70 MPa, con revestimientos metálicos (acero/aluminio) y costos más elevados. Encuentran aplicaciones en vehículos ligeros de pila de combustible de hidrógeno.

4.Tanques compuestos revestidos de plástico tipo IV: Estos tanques ofrecen menor capacidad a presiones de trabajo entre 30 y 70 MPa, con revestimientos fabricados con materiales como poliamida (PA6), polietileno de alta densidad (HDPE) y plásticos de poliéster (PET). .

Ventajas de los tanques de almacenamiento de hidrógeno tipo IV:

Actualmente, los tanques Tipo IV se utilizan ampliamente en los mercados globales, mientras que los tanques Tipo III todavía dominan el mercado comercial de almacenamiento de hidrógeno.

Es bien sabido que cuando la presión del hidrógeno supera los 30 MPa, puede producirse una fragilización irreversible del hidrógeno, lo que provoca corrosión del revestimiento metálico y produce grietas y fracturas. Esta situación puede provocar potencialmente una fuga de hidrógeno y una posterior explosión.

Además, el metal de aluminio y la fibra de carbono en la capa de devanado tienen una diferencia de potencial, lo que hace que el contacto directo entre el revestimiento de aluminio y el devanado de fibra de carbono sea susceptible a la corrosión. Para evitar esto, los investigadores han añadido una capa de corrosión de descarga entre el revestimiento y la capa de bobinado. Sin embargo, esto aumenta el peso total de los tanques de almacenamiento de hidrógeno, lo que aumenta las dificultades y los costos logísticos.

Transporte seguro de hidrógeno: una prioridad:
En comparación con los tanques de tipo III, los tanques de almacenamiento de hidrógeno de tipo IV ofrecen importantes ventajas en términos de seguridad. En primer lugar, los tanques Tipo IV utilizan revestimientos no metálicos compuestos de materiales compuestos como poliamida (PA6), polietileno de alta densidad (HDPE) y plásticos de poliéster (PET). La poliamida (PA6) ofrece una excelente resistencia a la tracción, resistencia al impacto y alta temperatura de fusión (hasta 220 ℃). El polietileno de alta densidad (HDPE) exhibe una excelente resistencia al calor, resistencia al agrietamiento por tensión ambiental, tenacidad y resistencia al impacto. Con el refuerzo de estos materiales compuestos plásticos, los tanques Tipo IV demuestran una resistencia superior a la fragilidad por hidrógeno y la corrosión, lo que resulta en una vida útil prolongada y una mayor seguridad. En segundo lugar, la naturaleza liviana de los materiales compuestos plásticos reduce el peso de los tanques, lo que resulta en menores costos logísticos.

Conclusión:
La integración de materiales compuestos en tanques de almacenamiento de hidrógeno Tipo IV representa un avance significativo en la mejora de la seguridad y el rendimiento. La adopción de revestimientos no metálicos, como poliamida (PA6), polietileno de alta densidad (HDPE) y plásticos de poliéster (PET), proporciona una resistencia mejorada a la fragilización por hidrógeno y la corrosión. Además, las características ligeras de estos materiales compuestos plásticos contribuyen a reducir el peso y reducir los costes logísticos. A medida que los tanques Tipo IV ganan un uso amplio en los mercados y los tanques Tipo III siguen siendo dominantes, el desarrollo continuo de tecnologías de almacenamiento de hidrógeno es crucial para aprovechar todo el potencial del hidrógeno como fuente de energía limpia.