O tane mafolafola mafolafola masani mo BEVs ma FCEVs e fa'aogaina mea fa'apipi'i vevela ma vevela fa'atasi ma se auivi e maua ai le 25% sili atu H2 teuina. #hydrogen #faiga
Ina ua maeʻa le galulue faʻatasi ma le BMW na faʻaalia ai e mafai e le tane kupita ona tuʻuina atu le maualuga o le voluma sili atu nai lo le tele o tamaʻi puʻupuʻu, na amata ai e le Iunivesite Faʻatekonolosi a Munich se poloketi e atiaʻe se fausaga tuʻufaʻatasia ma se faʻagasologa o gaosiga faʻaleleia mo le gaosiga o faasologa. Ata fa'aaitalafu: TU Dresden (pito i luga) agavale), Technical University of Munich, Department of Carbon Composite (LCC)
O ta'avale eletise (FCEVs) e fa'aosoina i le leai o se fa'avevela (H2) hydrogen e maua ai auala fa'aopoopo e ausia ai le leai o ni fa'amoemoega o le si'osi'omaga. E mafai ona fa'atumu se ta'avale pasese suauu ma se afi H2 i le 5-7 minute ma o lo'o i ai le lautele o le 500 km, ae o lo'o sili atu ona taugata i le taimi nei ona o le maualalo o le gaosiga. O se tasi o auala e faʻaitiitia ai tau o le faʻaaogaina lea o se tulaga masani mo faʻataʻitaʻiga BEV ma FCEV. E le o mafai nei ona o le Type 4 cylindrical tanks na fa'aaogaina e teu ai kesi H2 compressed (CGH2) i le 700 bar i FCEVs e le talafeagai mo vaega pito i lalo o le maa ua uma ona mamanuina ma le faaeteete mo taavale eletise. Ae ui i lea, o vaʻa mamafa i foliga o aluga ma pusa e mafai ona ofi i totonu o lenei avanoa faʻapipiʻi mafolafola.
Pateni US5577630A mo le "Composite Conformal Pressure Vessel", talosaga na faaulu e Thiokol Corp. i le 1995 (agavale) ma le pusa faʻataʻifaʻatasi na pateni e BMW i le 2009 (taumatau).
O le Matagaluega o Carbon Composites (LCC) o le Iunivesite Faʻatekinisi a Munich (TUM, Munich, Siamani) o loʻo aofia i ni poloketi se lua e atiaʻe ai lenei manatu. Muamua o le Polymers4Hydrogen (P4H), taʻitaʻia e le Leoben Polymer Competence Center (PCCL, Leoben, Austria). O le vaega o galuega a le LCC o lo'o ta'ita'ia e Felela Elizabeth Glace.
O le poloketi lona lua o le Hydrogen Demonstration and Development Environment (HyDDen), lea o loʻo taʻitaʻia ai le LCC e le tagata suʻesuʻe Christian Jaeger. O loʻo faʻamoemoe uma e faia se faʻataʻitaʻiga tele o le gaosiga o gaosiga mo le faia o se tane CGH2 talafeagai e faʻaaoga ai mea faʻapipiʻi carbon fiber.
E fa'atapula'a le malosi o le volumetric pe a fa'apipi'i i totonu o sela ma'a ma'a (agavale) ma va'a fa'amalosi ituaiga 2 kupita e fai i laina u'amea ma se atigi pito i fafo o le epoxy/filava kaponi (taumatau). Punavai Ata: Ata 3 ma le 6 e mai le "Numerical Design Approach for Type II Pressure Box Vessel with Internal Tension Vaevae" saunia e Ruf ma Zaremba et al.
Ua faia e le P4H se tane pa'u fa'ata'ita'i e fa'aogaina ai se fa'avaa vevela ma fusi fa'amaufa'atasiga fa'apipi'i o lo'o afifi i le epoxy fa'amalosia fibre kaponi. O le a fa'aogaina e HyDDen se mamanu fa'atusa, ae o le a fa'aogaina le fa'apipi'iina o fibre otometi (AFP) e gaosia uma tane vai fa'afefiloi.
Mai le talosaga pateni a Thiokol Corp. i le "Composite Conformal Pressure Vessel" i le 1995 i le German Patent DE19749950C2 i le 1997, o vaʻa kasa faʻapipiʻi "e mafai ona i ai soʻo se faʻasologa o foliga", ae maise foliga mafolafola ma le masani, i totonu o se pu e fesoʻotaʻi ma le atigi lagolago. o elemene e faʻaaogaina ina ia mafai ai ona latou tatalia le malosi o le faʻalauteleina o le kesi.
O se pepa 2006 Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) o loʻo faʻamatalaina ai ni auala se tolu: o se faʻamaʻi manuʻa faʻafefeteina vaʻa, o se vaʻa faʻamalosi microlattice o loʻo i ai se fausaga lattice i totonu (sela laiti o le 2 cm pe itiiti ifo), o loʻo siʻosiʻomia e se atigi pusa H2 manifinifi, ma se pusa faʻapipiʻi, e aofia ai se faʻapipiʻi faʻapipiʻi, o loʻo i totonu o se mama faʻapipiʻi i totonu ma le mama. fatuga o pa'u manifinifi pito i fafo. O koneteina fa'alua e sili ona fetaui mo koneteina lapopo'a e ono faigata ai ona fa'aoga auala masani.
Pateni DE102009057170A na failaina e Volkswagen i le 2009 o loʻo faʻamatalaina ai se vaʻa faʻapipiʻi taʻavale e maua ai le maualuga o le mamafa ao faʻaleleia le faʻaogaina o avanoa. O tane faata'afa'afa e fa'aogaina feso'ota'iga i le va o puipui fa'afeagai se lua, ma o tulimanu e lapotopoto.
O mea o loʻo i luga ma isi manatu o loʻo taʻua e Gleiss i le pepa "Faʻatupuina Faʻagasologa mo Vaʻa Faʻamalosi Kubi ma Faʻamau Faʻalava" saunia e Gleiss et al. i ECCM20 (Iuni 26-30, 2022, Lausanne, Suiselani). I totonu o lenei tusiga, na ia taʻua ai se suʻesuʻega TUM na lomia e Michael Roof ma Sven Zaremba, lea na maua ai o se ipu faʻamalosi kupita faʻatasi ai ma faʻalavelave faʻalavelave e fesoʻotaʻi ai itu faʻataʻitaʻi e sili atu le lelei nai lo le tele o tamaʻi paʻu e ofi i totonu o le avanoa o se maa mafolafola, e maua ai pe tusa ma le 25% sili atu. avanoa e teu ai.
Fai mai Gleiss, o le faʻafitauli i le faʻapipiʻiina o se numera tele o tamaʻi ituaiga 4 cylinders i totonu o se pusa mafolafola e faapea "o le voluma i le va o cylinders ua matua faʻaititia ma o le faiga e iai foi le tele tele o le H2 gas permeation surface.
Ae ui i lea, o loʻo i ai isi faʻafitauli i le mamanu kupita o le tane. "E manino lava, ona o le kesi faʻapipiʻi, e tatau ona e faʻafetaui le malosi o le punou i luga o puipui mafolafola," o le tala lea a Gleiss. “Mo lenei mea, e te mana'omia se fausaga fa'amalosia e fa'afeso'ota'i totonu i puipui o le tane, ae e faigata ona fai i mea fa'aputu."
Na taumafai Glace ma lana 'au e fa'apipi'i fa'amau fa'amalosi i totonu o le va'a fa'amalosi i se auala e talafeagai mo le fa'agasologa o le fe'avea'i filament. "E taua tele lenei mo le gaosiga o le maualuga," o lana tala lea, "ma e mafai ai foi ona matou mamanuina le mamanu faʻafefeteina o puipui o pusa e faʻamalieina ai le fiber orientation mo uta taʻitasi i totonu o le sone."
E fa la'asaga e fai ai se tane fa'afefiloi kupita fa'ata'ita'i mo le poloketi P4H. Ata fa'aaitalafu: "Atia'eina o le gaosiga o le gaosiga o va'a mamafa kupita ma fa'amau", Iunivesite Fa'atekinisi a Munich, Poloketi Polymers4Hydrogen, ECCM20, Iuni 2022.
Ina ia ausia i luga o filifili, ua fausia e le 'au se manatu fou e aofia ai laasaga autu e fa, e pei ona faʻaalia i luga. O fa'amauga fa'atete'e, fa'aalia i le lanu uliuli i luga o fa'asitepu, o se fausaga fa'avaa na fa'apipi'iina e fa'aogaina i le fa'aogaina o metotia na maua mai le poloketi MAI Skelett. Mo lenei poloketi, na fausia ai e le BMW se fa'avaa tioata "fa'ava'a" e fa'aaoga ai la'au pultrusion fa'amalosia fiber e fa, ona fa'asolo lea i se fa'avaa palasitika.
Le faavaa o se tane kupita faataitai. Vaega skeletal Hexagonal 3D lolomi e le TUM e fa'aogaina ai le filament PLA e le'i fa'amalosia (pito i luga), fa'apipi'i CF/PA6 pultrusion rods e fai ma fusi fa'atete'e (ogatotonu) ona afifi lea o le filament fa'ata'amilo i fusi (lalo). Ata fa'aaitalafu: Iunivesite Fa'atekinisi a Munich LCC.
"O le manatu e mafai ona e fausia le faʻavaa o se tane kupita e avea o se fausaga faʻapitoa," o le tala lea a Glace. "O nei modules e tuʻu i totonu o se meafaigaluega faʻapipiʻi, tuʻu le faʻalavelave faʻalavelave i totonu o faʻavaa faʻavaa, ona faʻaogaina lea o le auala a MAI Skelett i luga o le struts e tuʻufaʻatasia ai ma vaega faʻavaa." auala gaosiga tele, e mafua ai se fausaga e faʻaaogaina e avea o se mandrel poʻo le autu e afifi ai le atigi tuʻufaʻatasiga tane teu.
Na mamanuina e le TUM le fa'avaa o le tane e avea o se "aluga" kupita ma itu mautu, tulimanu lapotopoto ma se mamanu hexagonal i luga ma lalo e mafai ai ona faʻapipiʻi ma faʻapipiʻi fusi. O pu mo nei fata sa lolomi 3D foi. “Mo la matou tane su'esu'e muamua, matou 3D lolomi vaega fa'avaa hexagonal e fa'aaoga ai le polylactic acid [PLA, o se mea e fa'aola ai meaola] aua e faigofie ma taugofie," o le tala lea a Glace.
Na fa'atauina e le 'au 68 pultruded carbon fiber reinforced polyamide 6 (PA6) rods mai le SGL Carbon (Meitingen, Siamani) mo le fa'aogaina o fusi. “Ina ia tofotofoina le manatu, matou te lei faia se suiga,” o le tala lea a Gleiss, “ae na o le tuu i totonu o se vaeluagalemu i totonu o se faavaa 3D lolomi o le atigi meli ma faapipii i le kelu epoxy. Na ia maitauina e ui lava o nei laʻau e faigofie tele ona savili, ae o loʻo i ai ni faʻafitauli taua o le a faʻamatalaina mulimuli ane.
"I le laasaga muamua, o la matou sini o le faʻaalia lea o le gaosiga o le mamanu ma faʻamaonia faʻafitauli i le gaosiga o manatu," o le faʻamatalaga lea a Gleiss. "O le mea lea e oso mai ai le vevesi mai le pito i fafo o le skeletal structure, ma matou faʻapipiʻi alava kaponi i lenei autu e faʻaaoga ai le filament vili susu. A maeʻa lena, i le laasaga lona tolu, matou te punou le ulu o fusiua taʻitasi. thermoplastic, o lea matou te faʻaogaina ai le vevela e toe faʻaleleia ai le ulu ina ia faʻamafola ma loka i totonu o le vaega muamua o le faʻapipiʻiina o le fausaga. o lo'o fa'amauina i totonu o le tane laminate i luga o puipui.
Avanoa pulou mo le taamilo. O lo'o fa'aogaina e le TUM ni pulou palasitika i pito o la'au fa'atete'e e puipuia ai alava mai le lasiina a'o fe'avea'i filament. Ata fa'aaitalafu: Iunivesite Fa'atekinisi a Munich LCC.
Na toe taʻua e Glace o le tane muamua lenei o se faʻamaoniga o manatu. "O le faʻaaogaina o le 3D lomitusi ma le kelu sa naʻo le suʻega muamua ma matou maua ai se manatu i nai faʻafitauli na matou feagai. Mo se faʻataʻitaʻiga, i le taimi o le viliina, o filaments na maua i pito o le faʻamalosi, mafua ai le gau o le fiber, faʻaleagaina fiber, ma faʻaititia le aofaʻi o fiber e faʻafetaui ai lenei mea. aveese ia pulou puipui ma toe fa'apena pito o pou a'o le'i afifiina mulimuli."
Na fa'ata'ita'i e le 'au ni fa'ata'ita'iga eseese o le toe fa'aleleia. “O i latou e vaavaai solo e sili ona galulue lelei,” o le tala lea a Grace. "E le gata i lea, i le taimi o le faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga, matou te faʻaogaina se meafaigaluega uʻamea faʻaleleia e faʻaoga ai le vevela ma toe faʻaleleia pito o le fusiua.
Ua toe fa'afo'i ulu. Na fa'ata'ita'i e le TUM ni manatu 'ese'ese ma fa'aleleia le uelo e fa'aoga ai pito o fusi fa'atasi mo le fa'apipi'i i le laminate puipui o le tane. Ata fa'aaitalafu: "Atia'eina o le gaosiga o le gaosiga o va'a mamafa kupita ma fa'amau", Iunivesite Fa'atekinisi a Munich, Poloketi Polymers4Hydrogen, ECCM20, Iuni 2022.
O le mea lea, o le laminate e faʻamalolo pe a maeʻa le laasaga muamua faʻafefe, o pou e toe faʻafouina, o le TUM faʻamaeʻaina le faʻamalo lona lua o filaments, ona faʻamaloloina ai lea o le puipui puipui i fafo i le taimi lona lua. Faamolemole ia matau o le ituaiga 5 tane mamanu lea, o lona uiga e leai se palasitika liner e fai ma pa kesi. Va'ai le talanoaga i le isi Laasaga o lo'o i lalo.
"Na matou tipiina le faʻataʻitaʻiga muamua i vaega faʻasolosolo ma faʻafanua le nofoaga fesoʻotaʻi," o le tala lea a Glace. "O se vaaiga vavalalata o loʻo faʻaalia ai na i ai ni a matou faʻafitauli lelei i le laminate, faʻatasi ai ma ulu faʻapipiʻi e le faʻataʻatia i luga o le laminate totonu."
Foia faʻafitauli i va i le va o le laminate o totonu ma fafo puipui o le tane. O le ulu o le fusiua ua suia e maua ai se va i le va o le liliu muamua ma le lua o le tane faataitai. Ata fa'aaitalafu: Iunivesite Fa'atekinisi a Munich LCC.
O lenei tane muamua 450 x 290 x 80mm na maeʻa i le taumafanafana talu ai. “Ua tele a matou alualu i luma talu mai lena taimi, ae o loo i ai lava se avanoa i le va o totonu ma fafo laminate,” o le tala lea a Glace. "O lea na matou taumafai ai e faʻatumu na avanoa i se resini mama, maualuga viscosity. O lenei mea e faʻaleleia atili ai le fesoʻotaʻiga i le va o studs ma le laminate, lea e faʻateleina ai le mamafa o le masini."
Sa fa'aauau pea ona fausia e le 'au le mamanu ma le fa'agasologa o tane, e aofia ai fofo mo le fa'ata'amilomilo mana'omia. "O itu o le tane suʻega e leʻi faʻapipiʻi atoatoa ona e faigata i lenei geometry ona fausia se auala feʻaveaʻi," o le tala lea a Glace. "O le matou uluaʻi tulimanu faʻafefe o le 75 °, ae na matou iloa e tele ni taʻaloga e manaʻomia e faʻafetaui ai le uta i totonu o lenei vaʻa mamafa. O loʻo matou sailia pea se fofo i lenei faʻafitauli, ae e le faigofie i le polokalame o loʻo i luga o le maketi i le taimi nei. E ono avea ma se galuega tulitatao.
"Ua matou faʻaalia le faʻaogaina o lenei manatu o le gaosiga," o le tala lea a Gleiss, "ae e manaʻomia ona matou galulue atili e faʻaleleia atili le fesoʻotaʻiga i le va o le laminate ma toe faʻaleleia le fusiua. "Suʻega fafo i se masini suʻega. E te toso ese le vaʻa mai le laminate ma faʻataʻitaʻi le mamafa o masini e mafai ona tatalia e na sooga."
Ole vaega lea ole Poloketi Polymers4Hydrogen ole a mae'a ile fa'ai'uga ole 2023, ole taimi lea ua fa'amoemoe Gleis e fa'amae'aina le tane fa'ata'ita'i lona lua. O le mea e malie ai, o mamanu i aso nei o lo'o fa'aogaina le thermoplastics fa'amalosia lelei i totonu o le fa'avaa ma mea fa'apipi'i vevela i totonu o puipui tane. O le a fa'aaogaina ea lenei faiga fa'afefiloi i le tane fa'ata'ita'i mulimuli? “Ioe,” o le tala lea a Grace. "O a matou paaga i le Polymers4Hydrogen poloketi o loʻo atinaʻeina resins epoxy ma isi mea faʻapipiʻi matrix ma sili atu mea faʻapipiʻi hydrogen." Na ia lisiina paaga e toalua o loo galulue i lenei galuega, PCCL ma le Iunivesite o Tampere (Tampere, Finelani).
O Gleiss ma lana 'au na fa'afesuia'i fa'amatalaga ma fa'atalanoaina manatu ma Jaeger i le poloketi lona lua a le HyDDen mai le LCC conformal composite tane.
"O le a matou faia se vaʻa faʻapipiʻi faʻapipiʻi faʻapipiʻi mo suʻesuʻega drones," o le tala lea a Jaeger. "O se felagolagomai lea i le va o matagaluega e lua o le Aerospace ma Geodetic Department of TUM - LCC ma le Matagaluega o Helicopter Technology (HT). O le a maeʻa le poloketi i le faaiuga o le 2024 ma o loʻo matou faʻamaeʻaina nei le vaʻa mamafa. o se mamanu e sili atu i le aerospace ma le taavale.
"O le manatu atoa o le atiaeina lea o se masini suʻesuʻe ma se suauu suauu ma masini faʻaogaina," o lana tala lea. O le a fa'aogaina le maa i le taimi o le mamafa o le mamafa o uta (e pei o le alu ese ma le tulaueleele) ona fesuia'i lea i le suau'u cell i le taimi o feoaiga mama. "O le vaega a le HT ua uma ona i ai se drone suʻesuʻe ma toe faʻaleleia le powertrain e faʻaoga uma maa ma suauʻu suauu," o le tala lea a Yeager. "Na latou faʻatau foi se tane CGH2 e faʻataʻitaʻi ai lenei faʻasalalauga."
"O la'u 'au na fa'atonuina i le fauina o se tane fa'ata'ita'i fa'ata'ita'i e fetaui, ae e le ona o fa'afitauli fa'apipi'i e fa'atupuina e se tane cylindrical," o lana tala lea. “O se tane mafolafola e le maua ai le malosi o le matagi. Fua o tane pe tusa. 830 x 350 x 173 mm.
Va'a fa'agata atoatoa a le AFP. Mo le poloketi HyDDen, o le vaega a le LCC i le TUM na muamua suʻesuʻeina se auala tutusa ma le mea na faʻaogaina e Glace (luga), ae faʻasolo atu i se auala e faʻaaoga ai le tuʻufaʻatasia o le tele o fausaga faʻavae, lea na faʻaaogaina e faʻaaoga ai le AFP (lalo). Ata fa'aaitalafu: Iunivesite Fa'atekinisi a Munich LCC.
"O le tasi manatu e tutusa ma Elisabeth [Gleiss's] auala," o le tala lea a Yager, "e faʻaoga faʻamalosi faʻamalosi i le puipui o le vaʻa e totogi ai le malosi o le punou maualuga. Ae ui i lea, nai lo le faʻaogaina o se faiga faʻafefeteina e fai ai le tane, matou te faʻaaogaina le AFP. taamilomilo.”
"O loʻo matou taumafai e faʻamaeʻaina sea manatu," na ia faʻaauau ai, "ma amata foʻi ona suʻeina le filifiliga o meafaitino, lea e taua tele e faʻamautinoa ai le tetee talafeagai i le H2 gas penetration. Mo lenei mea, matou te faʻaaogaina mea vevela ma o loʻo galulue i le tele o auala o le a aʻafia ai le mea e faʻaogaina ai lenei amioga ma gaioiga i le masini AFP. E taua le malamalama pe o le togafitiga o le a i ai se aafiaga ma pe afai e iai se faʻapipiʻi faʻapipiʻiina e manaʻomia foi le faʻaogaina o le hydrogen pe a manaʻomia.
O le tane o le a faia atoa i le vevela ma o fasi pepa o le a tuʻuina atu e Teijin Carbon Europe GmbH (Wuppertal, Siamani). "O le a matou faʻaaogaina a latou PPS [polyphenylene sulfide], PEEK [polyether ketone] ma le LM PAEK [maʻalalo polyaryl ketone] mea," o le tala lea a Yager. "Ona faia lea o faʻatusatusaga e iloa ai poʻo fea e sili ona lelei mo le puipuiga o le faʻaogaina ma le gaosia o vaega e sili atu le faʻatinoga." E fa'amoemoe o ia e fa'amae'a su'ega, fa'atulagaina ma fa'ata'ita'iga fa'agasolo ma fa'ata'ita'iga muamua i totonu o le tausaga a sau.
O le galuega suʻesuʻe na faʻatinoina i totonu o le COMET module "Polymers4Hydrogen" (ID 21647053) i totonu ole polokalame COMET a le Federal Ministry for Climate Change, the Environment, Energy, Mobility, Innovation and Technology ma le Federal Ministry for Digital Technology and Economics. . Fa'afetai le au tusitala i paaga auai Polymer Competence Center Leoben GmbH (PCCL, Austria), Montanuniversitaet Leoben (Faculty of Polymer Engineering and Science, Department of Chemistry of Polymer Materials, Department of Materials Science and Polymer Testing), Iunivesite o Tampere (Faculty of Engineering Materials). ) Saienisi), Peak Technology ma Faurecia na saofagā i lenei galuega suʻesuʻe. COMET-Modul o loʻo faʻatupeina e le malo o Austria ma le malo o le setete o Styria.
O laupepa muamua faʻamalosia mo fausaga faʻapipiʻiina o loʻo i ai filo faʻaauau - e le gata mai tioata, ae faʻapea foi mai le carbon ma le aramid.
E tele auala e fai ai vaega tu'ufa'atasi. O le mea lea, o le filifiliga o le metotia mo se vaega faapitoa o le a faʻalagolago i meafaitino, le mamanu o le vaega, ma le faʻaaogaina poʻo le faʻaaogaina. O se ta'iala filifilia lea.
Shocker Composites ma le R&M International o loʻo faʻatupuina se filifili faʻapipiʻi faʻapipiʻi kaponi e maua ai le fasia e leai, tau maualalo nai lo alava taupou ma o le a iu lava ina ofoina atu umi e oʻo atu i le fiber faifai pea i mea faʻavae.
Taimi meli: Mati-15-2023