హైడ్రోజన్ నిల్వను పెంచడానికి కార్బన్ ఫైబర్ కాంపోజిట్‌లను ఉపయోగించి కన్ఫార్మల్ క్యూబిక్ ట్యాంకులను అభివృద్ధి చేసిన మ్యూనిచ్ టెక్నికల్ యూనివర్సిటీ | కాంపోజిట్‌ల ప్రపంచం

BEVలు మరియు FCEVల కోసం ప్రామాణిక ఫ్లాట్-ప్లాట్‌ఫామ్ ట్యాంకులు, 25% ఎక్కువ H2 నిల్వను అందించే స్కెలిటన్ నిర్మాణంతో కూడిన థర్మోప్లాస్టిక్ మరియు థర్మోసెట్ కాంపోజిట్‌లను ఉపయోగిస్తాయి. #హైడ్రోజన్ #ట్రెండ్స్
అనేక చిన్న సిలిండర్ల కంటే ఒక క్యూబిక్ ట్యాంక్ అధిక వాల్యూమెట్రిక్ సామర్థ్యాన్ని అందించగలదని BMWతో కలిసి చేసిన సహకారం ద్వారా తేలిన తర్వాత, మ్యూనిచ్ టెక్నికల్ యూనివర్సిటీ సీరియల్ ప్రొడక్షన్ కోసం ఒక కాంపోజిట్ నిర్మాణాన్ని మరియు స్కేలబుల్ తయారీ ప్రక్రియను అభివృద్ధి చేయడానికి ఒక ప్రాజెక్ట్‌ను చేపట్టింది. చిత్ర సౌజన్యం: TU డ్రెస్డెన్ (పైభాగం) ఎడమ), మ్యూనిచ్ టెక్నికల్ యూనివర్సిటీ, కార్బన్ కాంపోజిట్స్ విభాగం (LCC)
సున్నా-ఉద్గారాల (H2) హైడ్రోజన్‌తో నడిచే ఫ్యూయల్ సెల్ ఎలక్ట్రిక్ వాహనాలు (FCEVలు) సున్నా పర్యావరణ లక్ష్యాలను సాధించడానికి అదనపు మార్గాలను అందిస్తాయి. H2 ఇంజిన్ ఉన్న ఫ్యూయల్ సెల్ ప్యాసింజర్ కారును 5-7 నిమిషాల్లో నింపవచ్చు మరియు ఇది 500 కిలోమీటర్ల పరిధిని కలిగి ఉంటుంది, కానీ తక్కువ ఉత్పత్తి పరిమాణాల కారణంగా ప్రస్తుతం ఇది చాలా ఖరీదైనది. ఖర్చులను తగ్గించడానికి ఒక మార్గం, BEV మరియు FCEV మోడళ్ల కోసం ఒకే ప్రామాణిక ప్లాట్‌ఫామ్‌ను ఉపయోగించడం. FCEVలలో 700 బార్ వద్ద సంపీడన H2 వాయువును (CGH2) నిల్వ చేయడానికి ఉపయోగించే టైప్ 4 స్థూపాకార ట్యాంకులు, ఎలక్ట్రిక్ వాహనాల కోసం జాగ్రత్తగా రూపొందించిన అండర్‌బాడీ బ్యాటరీ కంపార్ట్‌మెంట్‌లకు సరిపోనందున ఇది ప్రస్తుతం సాధ్యం కాదు. అయితే, పిల్లోలు మరియు క్యూబ్‌ల రూపంలో ఉండే ప్రెజర్ వెసెల్స్ ఈ ఫ్లాట్ ప్యాకేజింగ్ స్థలంలో సరిపోతాయి.
1995లో థియోకోల్ కార్పొరేషన్ దాఖలు చేసిన “కాంపోజిట్ కాన్ఫార్మల్ ప్రెజర్ వెస్సెల్” కోసం పేటెంట్ US5577630A (ఎడమవైపు) మరియు 2009లో BMW పేటెంట్ పొందిన దీర్ఘచతురస్రాకార ప్రెజర్ వెస్సెల్ (కుడివైపు).
టెక్నికల్ యూనివర్శిటీ ఆఫ్ మ్యూనిచ్ (TUM, మ్యూనిచ్, జర్మనీ) యొక్క కార్బన్ కాంపోజిట్స్ విభాగం (LCC), ఈ భావనను అభివృద్ధి చేయడానికి రెండు ప్రాజెక్టులలో పాలుపంచుకుంటోంది. వాటిలో మొదటిది పాలిమర్స్4హైడ్రోజన్ (P4H), దీనికి లియోబెన్ పాలిమర్ కాంపిటెన్స్ సెంటర్ (PCCL, లియోబెన్, ఆస్ట్రియా) నాయకత్వం వహిస్తోంది. LCC వర్క్ ప్యాకేజీకి ఫెలో ఎలిజబెత్ గ్లేస్ నాయకత్వం వహిస్తున్నారు.
రెండవ ప్రాజెక్ట్ హైడ్రోజన్ డెమాన్‌స్ట్రేషన్ అండ్ డెవలప్‌మెంట్ ఎన్విరాన్‌మెంట్ (HyDDen), దీనికి పరిశోధకుడు క్రిస్టియన్ జేగర్ నాయకత్వం వహిస్తున్నారు. కార్బన్ ఫైబర్ కాంపోజిట్‌లను ఉపయోగించి తగిన CGH2 ట్యాంక్‌ను తయారుచేసే ఉత్పాదక ప్రక్రియ యొక్క భారీ-స్థాయి ప్రదర్శనను సృష్టించడమే ఈ రెండింటి లక్ష్యం.
ఫ్లాట్ బ్యాటరీ సెల్స్‌లో (ఎడమవైపు) మరియు స్టీల్ లైనర్లు మరియు కార్బన్ ఫైబర్/ఎపాక్సీ కాంపోజిట్ ఔటర్ షెల్‌తో తయారు చేయబడిన క్యూబిక్ టైప్ 2 ప్రెజర్ వెసెల్స్‌లో (కుడివైపు) చిన్న వ్యాసం గల సిలిండర్లను అమర్చినప్పుడు వాల్యూమెట్రిక్ సామర్థ్యం పరిమితంగా ఉంటుంది. చిత్ర మూలం: చిత్రాలు 3 మరియు 6 రూఫ్ మరియు జరెంబా తదితరులు రచించిన “అంతర్గత టెన్షన్ లెగ్స్‌తో టైప్ II ప్రెజర్ బాక్స్ వెసెల్ కోసం సంఖ్యా రూపకల్పన విధానం” నుండి తీసుకోబడ్డాయి.
P4H, కార్బన్ ఫైబర్ రీఇన్‌ఫోర్స్డ్ ఎపాక్సీతో చుట్టబడిన కాంపోజిట్ టెన్షన్ స్ట్రాప్స్/స్ట్రట్స్‌తో కూడిన థర్మోప్లాస్టిక్ ఫ్రేమ్‌ను ఉపయోగించి ఒక ప్రయోగాత్మక క్యూబ్ ట్యాంక్‌ను తయారు చేసింది. HyDDen కూడా ఇలాంటి డిజైన్‌నే ఉపయోగిస్తుంది, కానీ అన్ని థర్మోప్లాస్టిక్ కాంపోజిట్ ట్యాంకులను తయారు చేయడానికి ఆటోమేటిక్ ఫైబర్ లేఅప్ (AFP) పద్ధతిని వాడుతుంది.
1995లో థియోకోల్ కార్ప్. వారి “కాంపోజిట్ కాన్ఫార్మల్ ప్రెజర్ వెస్సెల్” పేటెంట్ దరఖాస్తు నుండి 1997లో జర్మన్ పేటెంట్ DE19749950C2 వరకు, సంపీడన వాయు పాత్రలు "ఏదైనా జ్యామితీయ ఆకృతిని కలిగి ఉండవచ్చు", కానీ ముఖ్యంగా చదునైన మరియు క్రమరహిత ఆకారాలలో ఉంటాయి. షెల్ సపోర్ట్‌కు అనుసంధానించబడిన ఒక కుహరంలో, వాయువు యొక్క వ్యాకోచ శక్తిని తట్టుకునే విధంగా మూలకాలు ఉపయోగించబడతాయి.
2006 నాటి లారెన్స్ లివర్‌మోర్ నేషనల్ లాబొరేటరీ (LLNL) పత్రం మూడు విధానాలను వివరిస్తుంది: ఒక ఫిలమెంట్ వౌండ్ కన్ఫార్మల్ ప్రెజర్ వెసెల్; లోపల ఆర్థోరాంబిక్ లాటిస్ నిర్మాణాన్ని (2 సెం.మీ లేదా అంతకంటే తక్కువ పరిమాణంలోని చిన్న కణాలు) కలిగి, పలుచని గోడలు గల H2 కంటైనర్‌తో చుట్టుముట్టబడిన ఒక మైక్రోలాటిస్ ప్రెజర్ వెసెల్; మరియు ఒక రెప్లికేటర్ కంటైనర్. ఈ రెప్లికేటర్ కంటైనర్‌లో, లోపల అంటించిన చిన్న భాగాలతో (ఉదాహరణకు, షట్కోణ ప్లాస్టిక్ రింగులు) కూడిన నిర్మాణం మరియు పలుచని బయటి పొర ఉంటాయి. సాంప్రదాయ పద్ధతులను వర్తింపజేయడం కష్టంగా ఉండే పెద్ద కంటైనర్లకు డూప్లికేట్ కంటైనర్లు ఉత్తమంగా సరిపోతాయి.
2009లో వోక్స్‌వ్యాగన్ దాఖలు చేసిన పేటెంట్ DE102009057170A, స్థల వినియోగాన్ని మెరుగుపరుస్తూ అధిక బరువు సామర్థ్యాన్ని అందించే వాహనంపై అమర్చే ఒక పీడన పాత్రను వివరిస్తుంది. దీర్ఘచతురస్రాకార ట్యాంకులు రెండు దీర్ఘచతురస్రాకార ఎదురెదురు గోడల మధ్య టెన్షన్ కనెక్టర్లను ఉపయోగిస్తాయి మరియు మూలలు గుండ్రంగా ఉంటాయి.
పైన పేర్కొన్న మరియు ఇతర భావనలను గ్లీస్ మరియు ఇతరులు ECCM20 (జూన్ 26-30, 2022, లౌసాన్, స్విట్జర్లాండ్)లో సమర్పించిన “ప్రాసెస్ డెవలప్‌మెంట్ ఫర్ క్యూబిక్ ప్రెజర్ వెసెల్స్ విత్ స్ట్రెచ్ బార్స్” అనే పత్రంలో ఉదహరించారు. ఈ వ్యాసంలో, ఆమె మైఖేల్ రూఫ్ మరియు స్వెన్ జారెంబా ప్రచురించిన ఒక TUM అధ్యయనాన్ని ఉదహరించారు. ఆ అధ్యయనం ప్రకారం, దీర్ఘచతురస్రాకార భుజాలను కలిపే టెన్షన్ స్ట్రట్‌లతో కూడిన ఒక క్యూబిక్ ప్రెజర్ వెసెల్, ఒక ఫ్లాట్ బ్యాటరీ స్థలంలో సరిపోయే అనేక చిన్న సిలిండర్ల కంటే ఎక్కువ సమర్థవంతమైనదని, మరియు సుమారుగా 25% ఎక్కువ నిల్వ స్థలాన్ని అందిస్తుందని కనుగొనబడింది.
గ్లీస్ ప్రకారం, ఒక ఫ్లాట్ కేస్‌లో పెద్ద సంఖ్యలో చిన్న టైప్ 4 సిలిండర్లను అమర్చడంలో ఉన్న సమస్య ఏమిటంటే, “సిలిండర్ల మధ్య ఉండే ఘనపరిమాణం బాగా తగ్గిపోతుంది మరియు ఈ వ్యవస్థకు చాలా పెద్ద H2 వాయు ప్రసరణ ఉపరితలం కూడా ఉంటుంది. మొత్తంమీద, ఈ వ్యవస్థ క్యూబిక్ జార్ల కంటే తక్కువ నిల్వ సామర్థ్యాన్ని అందిస్తుంది.”
అయితే, ట్యాంక్ యొక్క ఘనాకారపు డిజైన్‌తో ఇతర సమస్యలు కూడా ఉన్నాయి. "సహజంగానే, సంపీడన వాయువు కారణంగా, చదునైన గోడలపై పనిచేసే వంపు బలాలను మీరు ఎదుర్కోవాలి," అని గ్లీస్ అన్నారు. "దీనికోసం, ట్యాంక్ గోడలకు అంతర్గతంగా అనుసంధానమయ్యే ఒక బలవర్థకమైన నిర్మాణం మీకు అవసరం. కానీ కాంపోజిట్‌లతో అలా చేయడం కష్టం."
గ్లేస్ మరియు ఆమె బృందం, ఫిలమెంట్ వైండింగ్ ప్రక్రియకు అనువైన రీతిలో ప్రెషర్ వెసెల్‌లో రీఇన్‌ఫోర్సింగ్ టెన్షన్ బార్‌లను పొందుపరచడానికి ప్రయత్నించారు. "ఇది అధిక పరిమాణంలో ఉత్పత్తికి చాలా ముఖ్యం," అని ఆమె వివరిస్తూ, "అంతేకాకుండా, ఆ జోన్‌లోని ప్రతి లోడ్‌కు ఫైబర్ ఓరియంటేషన్‌ను ఆప్టిమైజ్ చేసేలా కంటైనర్ గోడల వైండింగ్ ప్యాటర్న్‌ను డిజైన్ చేయడానికి కూడా ఇది మాకు వీలు కల్పిస్తుంది."
P4H ప్రాజెక్ట్ కోసం ఒక ట్రయల్ క్యూబిక్ కాంపోజిట్ ట్యాంక్‌ను తయారు చేయడానికి నాలుగు దశలు. చిత్ర సౌజన్యం: “బ్రేస్‌తో క్యూబిక్ ప్రెజర్ వెసెల్స్ కోసం ఉత్పత్తి ప్రక్రియ అభివృద్ధి”, టెక్నికల్ యూనివర్సిటీ ఆఫ్ మ్యూనిచ్, పాలిమర్స్4హైడ్రోజన్ ప్రాజెక్ట్, ECCM20, జూన్ 2022.
ఆన్-చైన్‌ను సాధించడానికి, పైన చూపిన విధంగా బృందం నాలుగు ప్రధాన దశలతో కూడిన ఒక కొత్త భావనను అభివృద్ధి చేసింది. దశలపై నలుపు రంగులో చూపబడిన టెన్షన్ స్ట్రట్‌లు, MAI స్కెల్లెట్ ప్రాజెక్ట్ నుండి తీసుకున్న పద్ధతులను ఉపయోగించి తయారు చేయబడిన ఒక ప్రీఫ్యాబ్రికేటెడ్ ఫ్రేమ్ నిర్మాణం. ఈ ప్రాజెక్ట్ కోసం, BMW నాలుగు ఫైబర్-రీన్‌ఫోర్స్డ్ పల్ట్రూషన్ రాడ్‌లను ఉపయోగించి ఒక విండ్‌షీల్డ్ ఫ్రేమ్ "ఫ్రేమ్‌వర్క్"ను అభివృద్ధి చేసింది, వాటిని తరువాత ఒక ప్లాస్టిక్ ఫ్రేమ్‌గా మలిచారు.
ఒక ప్రయోగాత్మక ఘనాకార ట్యాంక్ యొక్క చట్రం. TUM ద్వారా బలోపేతం చేయని PLA ఫిలమెంట్ ఉపయోగించి 3D ప్రింట్ చేయబడిన షట్కోణ అస్థిపంజర విభాగాలు (పైన), టెన్షన్ బ్రేస్‌లుగా CF/PA6 పల్ట్రూషన్ రాడ్‌లను చొప్పించడం (మధ్యలో) మరియు ఆ తర్వాత ఫిలమెంట్‌ను బ్రేస్‌ల చుట్టూ చుట్టడం (దిగువన). చిత్ర సౌజన్యం: టెక్నికల్ యూనివర్సిటీ ఆఫ్ మ్యూనిచ్ LCC.
"ఒక క్యూబిక్ ట్యాంక్ యొక్క ఫ్రేమ్‌ను మాడ్యులర్ నిర్మాణంగా నిర్మించవచ్చనేది దీని వెనుక ఉన్న ఆలోచన," అని గ్లేస్ చెప్పారు. "ఈ మాడ్యూల్స్‌ను ఒక మోల్డింగ్ టూల్‌లో ఉంచి, ఫ్రేమ్ మాడ్యూల్స్‌లో టెన్షన్ స్ట్రట్‌లను అమర్చి, ఆపై వాటిని ఫ్రేమ్ భాగాలతో ఏకీకృతం చేయడానికి MAI స్కెల్లెట్ పద్ధతిని స్ట్రట్‌ల చుట్టూ ఉపయోగిస్తారు." ఇది ఒక భారీ ఉత్పత్తి పద్ధతి, దీని ఫలితంగా ఏర్పడే నిర్మాణాన్ని, స్టోరేజ్ ట్యాంక్ కాంపోజిట్ షెల్‌ను చుట్టడానికి ఒక మాండ్రెల్ లేదా కోర్‌గా ఉపయోగిస్తారు.
TUM ట్యాంక్ ఫ్రేమ్‌ను దృఢమైన పక్కలు, గుండ్రని మూలలు మరియు పై, కింది భాగాలలో షట్కోణ నమూనాతో ఒక ఘనాకార "కుషన్" లాగా రూపొందించింది, దీని ద్వారా టైలను చొప్పించి, జతచేయవచ్చు. ఈ ర్యాక్‌ల కోసం రంధ్రాలను కూడా 3D ప్రింట్ చేశారు. "మా తొలి ప్రయోగాత్మక ట్యాంక్ కోసం, మేము పాలీలాక్టిక్ యాసిడ్ [PLA, ఒక బయో-ఆధారిత థర్మోప్లాస్టిక్] ఉపయోగించి షట్కోణ ఫ్రేమ్ విభాగాలను 3D ప్రింట్ చేశాము, ఎందుకంటే అది సులభం మరియు చవకైనది," అని గ్లేస్ చెప్పారు.
ఆ బృందం టైస్‌గా ఉపయోగించడానికి SGL కార్బన్ (మీటింగెన్, జర్మనీ) నుండి 68 పుల్ట్రూడెడ్ కార్బన్ ఫైబర్ రీఇన్‌ఫోర్స్డ్ పాలిమైడ్ 6 (PA6) రాడ్లను కొనుగోలు చేసింది. "ఈ కాన్సెప్ట్‌ను పరీక్షించడానికి, మేము ఎలాంటి మౌల్డింగ్ చేయలేదు," అని గ్లీస్ చెప్పారు, "కానీ 3D ప్రింటెడ్ హనీకోంబ్ కోర్ ఫ్రేమ్‌లోకి స్పేసర్‌లను చొప్పించి, వాటిని ఎపాక్సీ గ్లూతో అతికించాము. ఇది ట్యాంక్‌ను చుట్టడానికి ఒక మాండ్రెల్‌ను అందిస్తుంది." ఈ రాడ్లను చుట్టడం చాలా సులభం అయినప్పటికీ, కొన్ని ముఖ్యమైన సమస్యలు ఉన్నాయని, వాటిని తర్వాత వివరిస్తామని ఆమె పేర్కొన్నారు.
"మొదటి దశలో, డిజైన్ యొక్క తయారీ సామర్థ్యాన్ని ప్రదర్శించడం మరియు ఉత్పత్తి భావనలోని సమస్యలను గుర్తించడం మా లక్ష్యం," అని గ్లీస్ వివరించారు. "కాబట్టి టెన్షన్ స్ట్రట్‌లు అస్థిపంజర నిర్మాణం యొక్క బయటి ఉపరితలం నుండి పొడుచుకువస్తాయి, మరియు మేము వెట్ ఫిలమెంట్ వైండింగ్ ఉపయోగించి కార్బన్ ఫైబర్‌లను ఈ కోర్‌కు జోడిస్తాము. ఆ తర్వాత, మూడవ దశలో, మేము ప్రతి టై రాడ్ యొక్క తలను వంచుతాము. థర్మోప్లాస్టిక్ కాబట్టి, తల చదునుగా మారి, చుట్టిన మొదటి పొరలో లాక్ అయ్యేలా చేయడానికి మేము కేవలం వేడిని ఉపయోగించి దాని ఆకారాన్ని మారుస్తాము. ఆ తర్వాత, చదునైన థ్రస్ట్ హెడ్ ట్యాంక్ లోపల జ్యామితీయంగా ఇమిడిపోయేలా నిర్మాణాన్ని మళ్లీ చుడతాము. గోడలపై లామినేట్."
వైండింగ్ కోసం స్పేసర్ క్యాప్. ఫిలమెంట్ వైండింగ్ సమయంలో ఫైబర్‌లు చిక్కుపడకుండా నిరోధించడానికి TUM టెన్షన్ రాడ్‌ల చివరన ప్లాస్టిక్ క్యాప్‌లను ఉపయోగిస్తుంది. చిత్ర సౌజన్యం: టెక్నికల్ యూనివర్సిటీ ఆఫ్ మ్యూనిచ్ LCC.
ఈ మొదటి ట్యాంక్ ఒక ప్రూఫ్ ఆఫ్ కాన్సెప్ట్ అని గ్లేస్ పునరుద్ఘాటించారు. “3D ప్రింటింగ్ మరియు గ్లూ వాడకం కేవలం ప్రాథమిక పరీక్షల కోసమే. మేము ఎదుర్కొన్న కొన్ని సమస్యల గురించి అది మాకు ఒక అవగాహన కల్పించింది. ఉదాహరణకు, వైండింగ్ చేసేటప్పుడు, ఫిలమెంట్లు టెన్షన్ రాడ్ల చివరలకు చిక్కుకోవడం వల్ల ఫైబర్ తెగిపోవడం, దెబ్బతినడం జరిగింది. దీనిని నివారించడానికి, మేము మొదటి వైండింగ్ దశకు ముందు పోల్స్‌పై కొన్ని ప్లాస్టిక్ క్యాప్‌లను తయారీ సహాయకాలుగా ఉంచాము. ఆ తర్వాత, అంతర్గత లామినేట్‌లను తయారు చేసినప్పుడు, మేము ఈ రక్షిత క్యాప్‌లను తీసివేసి, ఫైనల్ ర్యాపింగ్‌కు ముందు పోల్స్ చివరలను పునరాకృతి చేశాము.”
ఆ బృందం వివిధ పునర్నిర్మాణ దృశ్యాలతో ప్రయోగాలు చేసింది. "చుట్టూ చూసేవారే ఉత్తమంగా పనిచేస్తారు," అని గ్రేస్ అంటారు. "అలాగే, ప్రోటోటైపింగ్ దశలో, మేము టై రాడ్ చివరలకు వేడిని అందించి, వాటి ఆకారాన్ని మార్చడానికి ఒక సవరించిన వెల్డింగ్ పరికరాన్ని ఉపయోగించాము. భారీ ఉత్పత్తి విధానంలో, స్ట్రట్‌ల యొక్క అన్ని చివరలను ఒకేసారి ఇంటీరియర్ ఫినిష్ లామినేట్‌గా తీర్చిదిద్దగల ఒక పెద్ద పరికరం ఉంటుంది."
డ్రాబార్ హెడ్‌ల ఆకృతిని మార్చారు. ట్యాంక్ గోడ లామినేట్‌కు జోడించడం కోసం కాంపోజిట్ టైస్ చివరలను సమలేఖనం చేయడానికి, TUM వివిధ భావనలతో ప్రయోగాలు చేసి, వెల్డ్‌లను సవరించింది. చిత్ర సౌజన్యం: “బ్రేస్‌తో క్యూబిక్ ప్రెజర్ వెసెల్స్ కోసం ఒక ఉత్పత్తి ప్రక్రియ అభివృద్ధి”, టెక్నికల్ యూనివర్శిటీ ఆఫ్ మ్యూనిచ్, పాలిమర్స్4హైడ్రోజన్ ప్రాజెక్ట్, ECCM20, జూన్ 2022.
ఈ విధంగా, మొదటి వైండింగ్ దశ తర్వాత లామినేట్ క్యూర్ చేయబడుతుంది, పోస్ట్‌లు పునరాకృతి చేయబడతాయి, TUM ఫిలమెంట్‌ల రెండవ వైండింగ్‌ను పూర్తి చేస్తుంది, ఆపై బయటి ట్యాంక్ గోడ లామినేట్ రెండవసారి క్యూర్ చేయబడుతుంది. దయచేసి గమనించండి, ఇది టైప్ 5 ట్యాంక్ డిజైన్, అంటే దీనికి గ్యాస్ అవరోధంగా ప్లాస్టిక్ లైనర్ ఉండదు. దిగువన ఉన్న 'తదుపరి దశలు' విభాగంలోని చర్చను చూడండి.
"మేము మొదటి డెమోను అడ్డకోతలుగా కత్తిరించి, అనుసంధానించబడిన ప్రాంతాన్ని మ్యాప్ చేసాము," అని గ్లేస్ చెప్పారు. "క్లోజప్‌లో చూస్తే, లామినేట్‌తో మాకు కొన్ని నాణ్యతా సమస్యలు ఉన్నాయని, స్ట్రట్ హెడ్‌లు లోపలి లామినేట్‌పై సమతలంగా లేవని తెలుస్తుంది."
ట్యాంక్ యొక్క లోపలి మరియు బయటి గోడల లామినేట్ మధ్య ఉన్న ఖాళీల సమస్యలను పరిష్కరించడం. సవరించిన టై రాడ్ హెడ్ ప్రయోగాత్మక ట్యాంక్ యొక్క మొదటి మరియు రెండవ మలుపుల మధ్య ఒక ఖాళీని సృష్టిస్తుంది. చిత్ర సౌజన్యం: టెక్నికల్ యూనివర్సిటీ ఆఫ్ మ్యూనిచ్ LCC.
ఈ తొలి 450 x 290 x 80mm ట్యాంక్ గత వేసవిలో పూర్తయింది. "అప్పటి నుండి మేము చాలా పురోగతి సాధించాము, కానీ లోపలి మరియు బయటి లామినేట్ మధ్య ఇంకా ఖాళీ ఉంది," అని గ్లేస్ అన్నారు. "అందుకే మేము ఆ ఖాళీలను స్వచ్ఛమైన, అధిక స్నిగ్ధత గల రెసిన్‌తో నింపడానికి ప్రయత్నించాము. ఇది వాస్తవానికి స్టడ్స్ మరియు లామినేట్ మధ్య అనుసంధానాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది, దీనివల్ల యాంత్రిక ఒత్తిడి బాగా పెరుగుతుంది."
ఆ బృందం, కోరుకున్న వైండింగ్ నమూనా కోసం పరిష్కారాలతో సహా, ట్యాంక్ డిజైన్ మరియు ప్రక్రియను అభివృద్ధి చేయడం కొనసాగించింది. "పరీక్షా ట్యాంక్ యొక్క ప్రక్క భాగాలు పూర్తిగా వంగి లేవు, ఎందుకంటే ఈ జ్యామితితో వైండింగ్ మార్గాన్ని సృష్టించడం కష్టంగా ఉంది," అని గ్లేస్ వివరించారు. "మా ప్రారంభ వైండింగ్ కోణం 75°, కానీ ఈ ప్రెషర్ వెసెల్‌లోని లోడ్‌ను తట్టుకోవడానికి బహుళ సర్క్యూట్‌లు అవసరమని మాకు తెలుసు. మేము ఇప్పటికీ ఈ సమస్యకు పరిష్కారం కోసం చూస్తున్నాము, కానీ ప్రస్తుతం మార్కెట్లో ఉన్న సాఫ్ట్‌వేర్‌తో ఇది అంత సులభం కాదు. ఇది తదుపరి ప్రాజెక్ట్‌గా మారవచ్చు."
"ఈ ఉత్పత్తి భావన యొక్క సాధ్యతను మేము నిరూపించాము," అని గ్లీస్ అన్నారు, "కానీ లామినేట్ మధ్య అనుసంధానాన్ని మెరుగుపరచడానికి మరియు టై రాడ్‌లను పునరాకృతి చేయడానికి మేము ఇంకా కృషి చేయాలి. టెస్టింగ్ మెషీన్‌పై బాహ్య పరీక్ష. మీరు లామినేట్ నుండి స్పేసర్‌లను బయటకు తీసి, ఆ జాయింట్లు తట్టుకోగల యాంత్రిక భారాలను పరీక్షిస్తారు."
పాలిమర్స్4హైడ్రోజన్ ప్రాజెక్ట్‌లోని ఈ భాగం 2023 చివరి నాటికి పూర్తవుతుంది, అప్పటికి రెండవ ప్రదర్శన ట్యాంక్‌ను పూర్తి చేయాలని గ్లీస్ ఆశిస్తున్నారు. ఆసక్తికరంగా, నేటి డిజైన్లలో ఫ్రేమ్‌లో నీట్ రీఇన్‌ఫోర్స్‌డ్ థర్మోప్లాస్టిక్స్‌ను, ట్యాంక్ గోడలలో థర్మోసెట్ కాంపోజిట్‌లను ఉపయోగిస్తున్నారు. తుది ప్రదర్శన ట్యాంక్‌లో ఈ హైబ్రిడ్ విధానాన్ని ఉపయోగిస్తారా? "అవును," అని గ్రేస్ అన్నారు. "పాలిమర్స్4హైడ్రోజన్ ప్రాజెక్ట్‌లోని మా భాగస్వాములు మెరుగైన హైడ్రోజన్ నిరోధక లక్షణాలతో ఎపాక్సీ రెసిన్‌లు మరియు ఇతర కాంపోజిట్ మ్యాట్రిక్స్ పదార్థాలను అభివృద్ధి చేస్తున్నారు." ఈ పనిలో ఉన్న ఇద్దరు భాగస్వాముల పేర్లను ఆమె పేర్కొన్నారు, వారు పిసిసిఎల్ మరియు టాంపియర్ విశ్వవిద్యాలయం (టాంపియర్, ఫిన్లాండ్).
గ్లీస్ మరియు ఆమె బృందం, LCC కన్ఫార్మల్ కాంపోజిట్ ట్యాంక్ నుండి వచ్చిన రెండవ HyDDen ప్రాజెక్ట్‌పై జేగర్‌తో సమాచారాన్ని పంచుకుని, ఆలోచనలను చర్చించారు.
"మేము పరిశోధన డ్రోన్‌ల కోసం ఒక కాన్ఫార్మల్ కాంపోజిట్ ప్రెజర్ వెసెల్‌ను ఉత్పత్తి చేయబోతున్నాము," అని జేగర్ చెప్పారు. "ఇది TUM – LCCలోని ఏరోస్పేస్ మరియు జియోడెటిక్ విభాగం మరియు హెలికాప్టర్ టెక్నాలజీ (HT) విభాగం మధ్య జరుగుతున్న సహకారం. ఈ ప్రాజెక్ట్ 2024 చివరి నాటికి పూర్తవుతుంది మరియు మేము ప్రస్తుతం ప్రెజర్ వెసెల్‌ను పూర్తి చేస్తున్నాము. ఇది ఏరోస్పేస్ మరియు ఆటోమోటివ్ విధానాన్ని ఎక్కువగా అనుసరించే డిజైన్. ఈ ప్రాథమిక భావన దశ తర్వాత, తదుపరి దశలో వివరణాత్మక స్ట్రక్చరల్ మోడలింగ్‌ను నిర్వహించి, గోడ నిర్మాణం యొక్క అవరోధ పనితీరును అంచనా వేయాల్సి ఉంటుంది."
"హైబ్రిడ్ ఫ్యూయల్ సెల్ మరియు బ్యాటరీ ప్రొపల్షన్ సిస్టమ్‌తో ఒక అన్వేషణాత్మక డ్రోన్‌ను అభివృద్ధి చేయడమే దీని ముఖ్య ఉద్దేశం," అని ఆయన కొనసాగించారు. ఇది అధిక శక్తి అవసరమయ్యే సమయాల్లో (అంటే టేకాఫ్ మరియు ల్యాండింగ్) బ్యాటరీని, ఆపై తక్కువ శక్తితో ప్రయాణించేటప్పుడు ఫ్యూయల్ సెల్‌ను ఉపయోగిస్తుంది. "HT బృందం వద్ద ఇప్పటికే ఒక పరిశోధనా డ్రోన్ ఉంది మరియు వారు బ్యాటరీలు, ఫ్యూయల్ సెల్స్ రెండింటినీ ఉపయోగించేలా దాని పవర్‌ట్రెయిన్‌ను పునఃరూపకల్పన చేశారు," అని యేగర్ చెప్పారు. "ఈ ట్రాన్స్‌మిషన్‌ను పరీక్షించడానికి వారు ఒక CGH2 ట్యాంక్‌ను కూడా కొనుగోలు చేశారు."
"స్థూపాకారపు ట్యాంక్ వల్ల ఏర్పడే ప్యాకేజింగ్ సమస్యల కారణంగా కాకుండా, సరిపోయేలా ఒక ప్రెషర్ ట్యాంక్ నమూనాను నిర్మించే పనిని మా బృందానికి అప్పగించారు," అని ఆయన వివరిస్తున్నారు. "సమతలంగా ఉండే ట్యాంక్ గాలి నిరోధకతను అంతగా అందించదు. కాబట్టి మీరు మెరుగైన ఫ్లైట్ పనితీరును పొందుతారు." ట్యాంక్ కొలతలు సుమారుగా 830 x 350 x 173 మి.మీ.
పూర్తిగా థర్మోప్లాస్టిక్ AFP ప్రమాణాలకు అనుగుణమైన ట్యాంక్. HyDDen ప్రాజెక్ట్ కోసం, TUMలోని LCC బృందం మొదట Glace (పైన) ఉపయోగించినటువంటి విధానాన్ని అన్వేషించింది, కానీ తరువాత అనేక నిర్మాణ మాడ్యూళ్ల కలయికను ఉపయోగించే విధానానికి మారింది, వీటిని AFP (క్రింద) ఉపయోగించి అధికంగా వాడారు. చిత్ర సౌజన్యం: టెక్నికల్ యూనివర్సిటీ ఆఫ్ మ్యూనిచ్ LCC.
"అధిక వంపు బలాలను భర్తీ చేయడానికి పాత్ర గోడకు టెన్షన్ బ్రేస్‌లను అమర్చాలనే ఒక ఆలోచన ఎలిసబెత్ [గ్లీస్] విధానాన్ని పోలి ఉంటుంది," అని యేగర్ చెప్పారు. "అయితే, ట్యాంక్‌ను తయారు చేయడానికి వైండింగ్ ప్రక్రియకు బదులుగా, మేము AFPని ఉపయోగిస్తాము. అందువల్ల, ర్యాక్‌లు ఇప్పటికే ఏకీకృతం చేయబడిన ప్రెజర్ వెసెల్‌లో ఒక ప్రత్యేక విభాగాన్ని సృష్టించడం గురించి మేము ఆలోచించాము. ఈ విధానం, ఈ ఏకీకృత మాడ్యూల్స్‌లో కొన్నింటిని కలపడానికి మరియు చివరి AFP వైండింగ్‌కు ముందు అన్నింటినీ సీల్ చేయడానికి ఒక ఎండ్ క్యాప్‌ను అమర్చడానికి నాకు వీలు కల్పించింది."
"మేము అలాంటి ఒక భావనను ఖరారు చేయడానికి ప్రయత్నిస్తున్నాము," అని ఆయన కొనసాగించారు, "అలాగే పదార్థాల ఎంపికను పరీక్షించడం కూడా ప్రారంభిస్తున్నాము, ఇది H2 వాయువు చొరబాటుకు అవసరమైన నిరోధకతను నిర్ధారించడానికి చాలా ముఖ్యం. దీని కోసం, మేము ప్రధానంగా థర్మోప్లాస్టిక్ పదార్థాలను ఉపయోగిస్తాము మరియు AFP యంత్రంలో ఈ పదార్థం వ్యాప్తి ప్రవర్తనను మరియు ప్రాసెసింగ్‌ను ఎలా ప్రభావితం చేస్తుందనే దానిపై వివిధ రకాలుగా పనిచేస్తున్నాము. ఈ ట్రీట్‌మెంట్ ప్రభావం చూపుతుందా మరియు ఏదైనా పోస్ట్-ప్రాసెసింగ్ అవసరమా అనేది అర్థం చేసుకోవడం ముఖ్యం. వివిధ స్టాక్‌లు ప్రెజర్ వెసెల్ ద్వారా హైడ్రోజన్ వ్యాప్తిని ప్రభావితం చేస్తాయో లేదో కూడా మేము తెలుసుకోవాలనుకుంటున్నాము."
ఈ ట్యాంక్ పూర్తిగా థర్మోప్లాస్టిక్‌తో తయారు చేయబడుతుంది మరియు దీని స్ట్రిప్స్‌ను టెయిజిన్ కార్బన్ యూరోప్ GmbH (వుప్పర్టల్, జర్మనీ) సరఫరా చేస్తుంది. "మేము వారి PPS [పాలిఫెనిలీన్ సల్ఫైడ్], PEEK [పాలిఈథర్ కీటోన్] మరియు LM PAEK [తక్కువ ద్రవీభవన పాలిఅరిల్ కీటోన్] మెటీరియల్స్‌ను ఉపయోగిస్తాము," అని యేగర్ చెప్పారు. "ఆ తర్వాత, చొచ్చుకుపోకుండా రక్షణ కల్పించడంలో మరియు మెరుగైన పనితీరు గల భాగాలను ఉత్పత్తి చేయడంలో ఏది ఉత్తమమైనదో చూడటానికి పోలికలు చేస్తాము." వచ్చే ఏడాదిలోగా టెస్టింగ్, స్ట్రక్చరల్ మరియు ప్రాసెస్ మోడలింగ్, మరియు మొదటి ప్రదర్శనలను పూర్తి చేయాలని ఆయన ఆశిస్తున్నారు.
వాతావరణ మార్పు, పర్యావరణం, శక్తి, చలనశీలత, ఆవిష్కరణ మరియు సాంకేతికత కోసం ఫెడరల్ మంత్రిత్వ శాఖ మరియు డిజిటల్ టెక్నాలజీ మరియు ఆర్థిక శాస్త్రం కోసం ఫెడరల్ మంత్రిత్వ శాఖ యొక్క COMET కార్యక్రమం కింద “Polymers4Hydrogen” (ID 21647053) అనే COMET మాడ్యూల్‌లో ఈ పరిశోధన పని నిర్వహించబడింది. ఈ పరిశోధనలో పాల్గొన్న భాగస్వాములకు రచయితలు ధన్యవాదాలు తెలుపుతున్నారు: పాలిమర్ కాంపిటెన్స్ సెంటర్ లియోబెన్ GmbH (PCCL, ఆస్ట్రియా), మోంటానునివర్సిటాట్ లియోబెన్ (పాలిమర్ ఇంజనీరింగ్ మరియు సైన్స్ ఫ్యాకల్టీ, పాలిమర్ మెటీరియల్స్ కెమిస్ట్రీ విభాగం, మెటీరియల్స్ సైన్స్ మరియు పాలిమర్ టెస్టింగ్ విభాగం), టాంపియర్ విశ్వవిద్యాలయం (ఇంజనీరింగ్ మెటీరియల్స్ ఫ్యాకల్టీ). సైన్స్), పీక్ టెక్నాలజీ మరియు ఫౌరెసియా ఈ పరిశోధన పనికి సహకరించాయి. COMET-మాడ్యూల్‌కు ఆస్ట్రియా ప్రభుత్వం మరియు స్టిరియా రాష్ట్ర ప్రభుత్వం నిధులు సమకూరుస్తున్నాయి.
బరువు మోసే నిర్మాణాల కోసం ముందుగా బలోపేతం చేయబడిన షీట్లలో గాజు నుండి మాత్రమే కాకుండా, కార్బన్ మరియు అరామిడ్ నుండి కూడా నిరంతర ఫైబర్‌లు ఉంటాయి.
కాంపోజిట్ భాగాలను తయారు చేయడానికి అనేక మార్గాలు ఉన్నాయి. అందువల్ల, ఒక నిర్దిష్ట భాగానికి పద్ధతి ఎంపిక అనేది దాని మెటీరియల్, భాగం యొక్క డిజైన్ మరియు తుది ఉపయోగం లేదా అప్లికేషన్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఇక్కడ ఒక ఎంపిక మార్గదర్శిని ఉంది.
షాకర్ కాంపోజిట్స్ మరియు ఆర్&ఎం ఇంటర్నేషనల్ సంస్థలు ఒక రీసైకిల్డ్ కార్బన్ ఫైబర్ సరఫరా గొలుసును అభివృద్ధి చేస్తున్నాయి. ఇది ముడి పదార్థాలను వధించకుండా, వర్జిన్ ఫైబర్ కంటే తక్కువ ధరకు అందిస్తూ, చివరికి నిర్మాణ లక్షణాల పరంగా కంటిన్యూయస్ ఫైబర్‌కు దగ్గరగా ఉండే పొడవులను కూడా అందిస్తుంది.