ปัจจุบัน เทคโนโลยีการเก็บไฮโดรเจนที่พบมากที่สุด ได้แก่ การเก็บก๊าซแรงดันสูง การเก็บของเหลวเย็นจัด และการเก็บของแข็ง การเก็บก๊าซแรงดันสูงถือเป็นเทคโนโลยีที่ก้าวหน้าที่สุด เนื่องจากมีต้นทุนต่ำ เติมไฮโดรเจนได้อย่างรวดเร็ว ใช้พลังงานต่ำ และมีโครงสร้างเรียบง่าย ทำให้เป็นเทคโนโลยีการเก็บไฮโดรเจนที่นิยมใช้กันมากที่สุด
ถังเก็บไฮโดรเจนมี 4 ประเภท:
นอกเหนือจากถังคอมโพสิตเต็ม Type V ที่กำลังเกิดขึ้นใหม่ที่ไม่มีซับในแล้ว ยังมีถังเก็บไฮโดรเจนสี่ประเภทที่เข้ามาสู่ตลาด:
1. ถังโลหะทั้งหมดประเภท I: ถังเหล่านี้มีความจุที่มากขึ้นที่ความดันใช้งานตั้งแต่ 17.5 ถึง 20 MPa โดยมีต้นทุนที่ต่ำกว่า ถังเหล่านี้ใช้ในปริมาณจำกัดสำหรับรถบรรทุกและรถโดยสารที่ใช้ก๊าซ CNG (ก๊าซธรรมชาติอัด)
2. ถังคอมโพสิตบุโลหะประเภท II: ถังเหล่านี้ประกอบด้วยแผ่นบุโลหะ (โดยทั่วไปเป็นเหล็ก) และวัสดุคอมโพสิตที่พันเป็นวงในแนวห่วง ถังเหล่านี้มีความจุค่อนข้างมากที่แรงดันใช้งานระหว่าง 26 ถึง 30 MPa โดยมีต้นทุนปานกลาง ถังเหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการใช้งานในยานยนต์ที่ใช้ก๊าซ CNG
3. ถังคอมโพสิตชนิด III: ถังเหล่านี้มีความจุที่เล็กกว่าเมื่อทำงานภายใต้แรงดันระหว่าง 30 ถึง 70 MPa โดยมีซับในเป็นโลหะ (เหล็ก/อลูมิเนียม) และมีราคาสูงกว่า ถังเหล่านี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในยานยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนน้ำหนักเบา
4. ถังคอมโพสิตที่บุด้วยพลาสติกประเภทที่ IV: ถังเหล่านี้มีความจุที่เล็กกว่าที่แรงดันใช้งานระหว่าง 30 ถึง 70 MPa โดยมีซับในทำจากวัสดุ เช่น โพลิเอไมด์ (PA6) โพลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE) และพลาสติกโพลีเอสเตอร์ (PET)
ข้อดีของถังเก็บไฮโดรเจนประเภท IV:
ปัจจุบัน ถังประเภท IV ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในตลาดโลก ขณะที่ถังประเภท III ยังคงครองตลาดการจัดเก็บไฮโดรเจนเชิงพาณิชย์
เป็นที่ทราบกันดีว่าเมื่อแรงดันไฮโดรเจนเกิน 30 MPa อาจเกิดการเปราะของไฮโดรเจนที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ ส่งผลให้แผ่นโลหะเกิดการกัดกร่อนและเกิดรอยแตกร้าว สถานการณ์ดังกล่าวอาจนำไปสู่การรั่วไหลของไฮโดรเจนและการระเบิดในภายหลัง
นอกจากนี้ โลหะอลูมิเนียมและคาร์บอนไฟเบอร์ในชั้นม้วนยังมีความต่างศักย์ไฟฟ้า ทำให้การสัมผัสโดยตรงระหว่างแผ่นซับอลูมิเนียมและม้วนคาร์บอนไฟเบอร์เสี่ยงต่อการกัดกร่อน เพื่อป้องกันปัญหานี้ นักวิจัยจึงได้เพิ่มชั้นการกัดกร่อนระหว่างแผ่นซับและชั้นม้วน อย่างไรก็ตาม การทำเช่นนี้จะทำให้ถังเก็บไฮโดรเจนมีน้ำหนักเพิ่มขึ้น ส่งผลให้เกิดปัญหาและต้นทุนด้านการขนส่งเพิ่มขึ้น
การขนส่งไฮโดรเจนที่ปลอดภัย: สิ่งสำคัญที่สุด:
เมื่อเปรียบเทียบกับถังประเภท III ถังเก็บไฮโดรเจนประเภท IV มีข้อได้เปรียบที่สำคัญในด้านความปลอดภัย ประการแรก ถังประเภท IV ใช้วัสดุซับที่ไม่ใช่โลหะซึ่งประกอบด้วยวัสดุคอมโพสิต เช่น โพลีเอไมด์ (PA6) โพลีเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE) และพลาสติกโพลีเอสเตอร์ (PET) โพลีเอไมด์ (PA6) มีความแข็งแรง ทนต่อแรงกระแทก และอุณหภูมิการหลอมเหลวสูง (สูงถึง 220℃) ที่ยอดเยี่ยม โพลีเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE) มีคุณสมบัติทนความร้อน ทนต่อการแตกร้าวจากแรงเค้นจากสิ่งแวดล้อม มีความเหนียว และทนต่อแรงกระแทกได้ดีเยี่ยม ด้วยการเสริมความแข็งแรงด้วยวัสดุคอมโพสิตพลาสติกเหล่านี้ ถังประเภท IV จึงมีความต้านทานต่อการเปราะบางและการกัดกร่อนจากไฮโดรเจนได้ดีกว่า ส่งผลให้มีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นและปลอดภัยยิ่งขึ้น ประการที่สอง วัสดุคอมโพสิตพลาสติกที่มีน้ำหนักเบาช่วยลดน้ำหนักของถัง ส่งผลให้ต้นทุนด้านโลจิสติกส์ลดลง
บทสรุป:
การผสานวัสดุคอมโพสิตในถังเก็บไฮโดรเจนประเภท IV ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในการเพิ่มความปลอดภัยและประสิทธิภาพ การนำวัสดุซับที่ไม่ใช่โลหะ เช่น โพลีเอไมด์ (PA6) โพลีเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE) และพลาสติกโพลีเอสเตอร์ (PET) มาใช้ ทำให้มีความทนทานต่อการเปราะบางและการกัดกร่อนของไฮโดรเจนได้ดีขึ้น นอกจากนี้ คุณสมบัติน้ำหนักเบาของวัสดุคอมโพสิตพลาสติกเหล่านี้ยังช่วยให้มีน้ำหนักเบาลงและต้นทุนด้านโลจิสติกส์ลดลง เนื่องจากถังประเภท IV ได้รับการใช้กันอย่างแพร่หลายในตลาดและถังประเภท III ยังคงครองตลาด การพัฒนาเทคโนโลยีการจัดเก็บไฮโดรเจนอย่างต่อเนื่องจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการตระหนักถึงศักยภาพทั้งหมดของไฮโดรเจนในฐานะแหล่งพลังงานสะอาด
เวลาโพสต์ : 17 พ.ย. 2566