ปัจจุบัน เทคโนโลยีการกักเก็บไฮโดรเจนที่นิยมใช้มากที่สุด ได้แก่ การกักเก็บก๊าซแรงดันสูง การกักเก็บของเหลวไครโอเจนิก และการกักเก็บแบบโซลิดสเตต ในบรรดาเทคโนโลยีเหล่านี้ การกักเก็บก๊าซแรงดันสูงได้กลายเป็นเทคโนโลยีที่ก้าวหน้าที่สุด เนื่องจากมีต้นทุนต่ำ เติมไฮโดรเจนได้อย่างรวดเร็ว ใช้พลังงานต่ำ และมีโครงสร้างที่เรียบง่าย ทำให้เป็นเทคโนโลยีการกักเก็บไฮโดรเจนที่ได้รับความนิยม
ถังเก็บไฮโดรเจนมี 4 ประเภท:
นอกเหนือจากถังคอมโพสิตเต็ม Type V ที่กำลังเกิดขึ้นใหม่ซึ่งไม่มีซับในภายในแล้ว ยังมีถังเก็บไฮโดรเจนอีก 4 ประเภทที่เข้าสู่ตลาด:
1. ถังโลหะทั้งหมดประเภท I: ถังประเภทนี้มีความจุที่มากขึ้นที่แรงดันใช้งานตั้งแต่ 17.5 ถึง 20 MPa และมีต้นทุนต่ำกว่า ถังเหล่านี้ใช้ในปริมาณจำกัดสำหรับรถบรรทุกและรถโดยสารที่ใช้ก๊าซธรรมชาติอัด (CNG)
2. ถังคอมโพสิตบุด้วยโลหะประเภท II: ถังเหล่านี้ประกอบด้วยวัสดุบุโลหะ (โดยทั่วไปเป็นเหล็ก) และวัสดุคอมโพสิตที่พันรอบเป็นวง ถังเหล่านี้มีความจุค่อนข้างสูงที่ความดันใช้งานระหว่าง 26 ถึง 30 MPa โดยมีต้นทุนปานกลาง ถังเหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในยานยนต์ที่ใช้ก๊าซ CNG
3. ถังคอมโพสิตชนิด III: ถังประเภทนี้มีความจุน้อยกว่าที่แรงดันใช้งานระหว่าง 30 ถึง 70 MPa มีวัสดุบุภายในที่ทำจากโลหะ (เหล็ก/อะลูมิเนียม) และมีต้นทุนสูงกว่า สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนน้ำหนักเบา
4. ถังคอมโพสิตบุพลาสติกประเภทที่ IV: ถังเหล่านี้มีความจุที่เล็กกว่าที่แรงดันการทำงานระหว่าง 30 ถึง 70 MPa โดยมีซับในที่ทำจากวัสดุ เช่น โพลีเอไมด์ (PA6) โพลีเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE) และพลาสติกโพลีเอสเตอร์ (PET)
ข้อดีของถังเก็บไฮโดรเจนประเภท IV:
ปัจจุบัน ถังประเภท IV ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในตลาดโลก ในขณะที่ถังประเภท III ยังคงครองตลาดการจัดเก็บไฮโดรเจนเชิงพาณิชย์
เป็นที่ทราบกันดีว่าเมื่อความดันไฮโดรเจนสูงเกิน 30 MPa อาจเกิดการเปราะของไฮโดรเจนที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ นำไปสู่การกัดกร่อนของแผ่นโลหะและส่งผลให้เกิดรอยแตกและรอยร้าว สถานการณ์เช่นนี้อาจนำไปสู่การรั่วไหลของไฮโดรเจนและการระเบิดตามมา
นอกจากนี้ โลหะอะลูมิเนียมและคาร์บอนไฟเบอร์ในชั้นขดลวดยังมีความต่างศักย์ ทำให้การสัมผัสโดยตรงระหว่างแผ่นซับอะลูมิเนียมและขดลวดคาร์บอนไฟเบอร์มีความเสี่ยงต่อการกัดกร่อน เพื่อป้องกันปัญหานี้ นักวิจัยได้เพิ่มชั้นป้องกันการกัดกร่อนระหว่างแผ่นซับและชั้นขดลวด อย่างไรก็ตาม การทำเช่นนี้จะเพิ่มน้ำหนักโดยรวมของถังเก็บไฮโดรเจน ส่งผลให้เกิดปัญหาและต้นทุนด้านโลจิสติกส์
การขนส่งไฮโดรเจนที่ปลอดภัย: สิ่งสำคัญที่สุด:
เมื่อเปรียบเทียบกับถังประเภท III ถังเก็บไฮโดรเจนประเภท IV มีข้อได้เปรียบที่สำคัญในด้านความปลอดภัย ประการแรก ถังประเภท IV ใช้วัสดุบุผิวที่ไม่ใช่โลหะซึ่งประกอบด้วยวัสดุผสม เช่น โพลีเอไมด์ (PA6), โพลีเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE) และพลาสติกโพลีเอสเตอร์ (PET) โพลีเอไมด์ (PA6) มีความแข็งแรงทนทานต่อแรงดึง ทนต่อแรงกระแทก และอุณหภูมิหลอมเหลวสูง (สูงถึง 220 องศาเซลเซียส) โพลีเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE) มีคุณสมบัติทนความร้อน ทนต่อการแตกร้าวจากแรงเค้นจากสภาพแวดล้อม มีความเหนียว และทนต่อแรงกระแทกได้ดีเยี่ยม ด้วยการเสริมความแข็งแรงด้วยวัสดุผสมพลาสติกเหล่านี้ ถังประเภท IV จึงมีความทนทานต่อการเปราะและการกัดกร่อนจากไฮโดรเจนได้ดีเยี่ยม ส่งผลให้มีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นและปลอดภัยยิ่งขึ้น ประการที่สอง น้ำหนักเบาของวัสดุผสมพลาสติกช่วยลดน้ำหนักของถัง ส่งผลให้ต้นทุนการขนส่งลดลง
บทสรุป:
การผสานวัสดุคอมโพสิตในถังเก็บไฮโดรเจนประเภทที่ 4 ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในการยกระดับความปลอดภัยและประสิทธิภาพ การนำวัสดุซับในที่ไม่ใช่โลหะ เช่น โพลีเอไมด์ (PA6) โพลีเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE) และพลาสติกโพลีเอสเตอร์ (PET) มาใช้ ช่วยเพิ่มความทนทานต่อการเปราะและการกัดกร่อนของไฮโดรเจน นอกจากนี้ คุณสมบัติน้ำหนักเบาของวัสดุคอมโพสิตพลาสติกเหล่านี้ยังช่วยลดน้ำหนักและลดต้นทุนด้านโลจิสติกส์อีกด้วย เนื่องจากถังประเภทที่ 4 ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลายในตลาด และถังประเภทที่ 3 ยังคงได้รับความนิยมอย่างต่อเนื่อง การพัฒนาเทคโนโลยีการกักเก็บไฮโดรเจนอย่างต่อเนื่องจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการใช้ประโยชน์จากไฮโดรเจนอย่างเต็มที่ในฐานะแหล่งพลังงานสะอาด
เวลาโพสต์: 17 พ.ย. 2566