ถังแบนมาตรฐานสำหรับ BEV และ FCEV ใช้เทอร์โมพลาสติกและวัสดุผสมเทอร์โมเซ็ตพร้อมโครงสร้างโครงที่ให้การจัดเก็บ H2 เพิ่มขึ้น 25%#ไฮโดรเจน #เทรนด์
หลังจากความร่วมมือกับ BMW แสดงให้เห็นว่าถังทรงลูกบาศก์สามารถให้ประสิทธิภาพด้านปริมาตรที่สูงกว่ากระบอกสูบขนาดเล็กหลายตัว มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งมิวนิกได้เริ่มดำเนินโครงการเพื่อพัฒนาโครงสร้างคอมโพสิตและกระบวนการผลิตที่ปรับขนาดได้สำหรับการผลิตแบบอนุกรมเครดิตรูปภาพ: TU Dresden (บน) ซ้าย), Technical University of Munich, Department of Carbon Composites (LCC)
รถยนต์ไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิง (FCEV) ที่ขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจนที่ปล่อยมลพิษเป็นศูนย์ (H2) เป็นวิธีเพิ่มเติมในการบรรลุเป้าหมายด้านสิ่งแวดล้อมเป็นศูนย์รถยนต์นั่งเซลล์เชื้อเพลิงที่ใช้เครื่องยนต์ H2 สามารถเติมน้ำมันได้ภายใน 5-7 นาทีและมีระยะทาง 500 กม. แต่ปัจจุบันมีราคาแพงกว่าเนื่องจากปริมาณการผลิตที่น้อยวิธีหนึ่งในการลดต้นทุนคือการใช้แพลตฟอร์มมาตรฐานสำหรับรุ่น BEV และ FCEVปัจจุบันนี้ไม่สามารถทำได้เนื่องจากถังทรงกระบอก Type 4 ที่ใช้บรรจุก๊าซ H2 (CGH2) ที่ถูกบีบอัดที่ 700 บาร์ใน FCEV ไม่เหมาะสำหรับช่องใส่แบตเตอรี่ใต้ท้องรถที่ออกแบบอย่างระมัดระวังสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าอย่างไรก็ตาม ภาชนะรับแรงดันในรูปแบบของหมอนและลูกบาศก์สามารถบรรจุลงในพื้นที่บรรจุภัณฑ์แบบแบนนี้ได้
สิทธิบัตร US5577630A สำหรับ “ภาชนะรับความดันแบบคอมโพสิต” ยื่นคำร้องโดย Thiokol Corp. ในปี 1995 (ซ้าย) และภาชนะรับความดันรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่จดสิทธิบัตรโดย BMW ในปี 2009 (ขวา)
แผนกคาร์บอนคอมโพสิต (LCC) ของมหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งมิวนิก (TUM เมืองมิวนิก ประเทศเยอรมนี) มีส่วนร่วมในสองโครงการเพื่อพัฒนาแนวคิดนี้อันดับแรกคือ Polymers4Hydrogen (P4H) ซึ่งนำโดย Leoben Polymer Competence Center (PCCL, Leoben, Austria)ชุดงาน LCC นำโดย Fellow Elizabeth Glace
โครงการที่สองคือ Hydrogen Demonstration and Development Environment (HyDDen) ซึ่ง LCC นำโดยนักวิจัย Christian Jaegerทั้งสองมีเป้าหมายเพื่อสร้างการสาธิตขนาดใหญ่ของกระบวนการผลิตสำหรับการผลิตถัง CGH2 ที่เหมาะสมโดยใช้วัสดุผสมคาร์บอนไฟเบอร์
ประสิทธิภาพเชิงปริมาตรจะจำกัดเมื่อติดตั้งกระบอกสูบที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กในเซลล์แบตเตอรี่แบบแบน (ซ้าย) และภาชนะรับความดันแบบลูกบาศก์ 2 ที่ทำจากเหล็กซับในและเปลือกนอกที่ผสมด้วยคาร์บอนไฟเบอร์/อีพ็อกซี่ (ขวา)แหล่งที่มาของรูปภาพ: รูปที่ 3 และ 6 มาจาก "แนวทางการออกแบบเชิงตัวเลขสำหรับภาชนะรับแรงดัน Type II ที่มีขารับแรงดึงภายใน" โดย Ruf และ Zaremba และคณะ
P4H ได้สร้างถังทรงลูกบาศก์ทดลองที่ใช้โครงเทอร์โมพลาสติกพร้อมสายรัด/สตรัทแบบคอมโพสิตที่หุ้มด้วยอีพ็อกซี่เสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์HyDDen จะใช้การออกแบบที่คล้ายกัน แต่จะใช้การวางเส้นใยอัตโนมัติ (AFP) เพื่อผลิตถังคอมโพสิตเทอร์โมพลาสติกทั้งหมด
จากคำขอรับสิทธิบัตรโดย Thiokol Corp. ไปจนถึง "Composite Conformal Pressure Vessel" ในปี 1995 ไปจนถึงสิทธิบัตรเยอรมัน DE19749950C2 ในปี 1997 ภาชนะบรรจุก๊าซอัด "อาจมีรูปทรงเรขาคณิตใดก็ได้" แต่โดยเฉพาะอย่างยิ่งรูปทรงแบนและผิดปกติ ในช่องที่เชื่อมต่อกับส่วนรองรับเปลือก .มีการใช้องค์ประกอบเพื่อให้สามารถทนต่อแรงขยายตัวของก๊าซได้
เอกสารของห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Lawrence Livermore (LLNL) ปี 2549 อธิบายถึงสามแนวทาง: ภาชนะรับความดันแบบพันแผลแบบไส้หลอด, ภาชนะรับความดันไมโครแลตทิซที่มีโครงสร้างตาข่ายออร์โธฮอมบิกภายใน (เซลล์ขนาดเล็ก 2 ซม. หรือน้อยกว่า) ล้อมรอบด้วยภาชนะ H2 ที่มีผนังบาง และภาชนะจำลองประกอบด้วยโครงสร้างภายในที่ประกอบด้วยชิ้นส่วนเล็กๆ ติดกาว (เช่น วงแหวนพลาสติกหกเหลี่ยม) และส่วนประกอบของเปลือกนอกที่บางคอนเทนเนอร์ซ้ำกันเหมาะที่สุดสำหรับคอนเทนเนอร์ขนาดใหญ่ ซึ่งวิธีดั้งเดิมอาจใช้งานยาก
สิทธิบัตร DE102009057170A ที่โฟล์คสวาเกนยื่นจดในปี 2552 อธิบายถึงภาชนะรับความดันที่ติดตั้งในยานพาหนะซึ่งจะช่วยให้มีประสิทธิภาพในการรับน้ำหนักสูงในขณะที่ปรับปรุงการใช้พื้นที่ถังสี่เหลี่ยมใช้ตัวต่อแรงดึงระหว่างผนังด้านตรงข้ามรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าสองผนัง และมุมจะโค้งมน
แนวคิดข้างต้นและแนวคิดอื่นๆ ถูกอ้างถึงโดย Gleiss ในเอกสารเรื่อง “Process Development for Cubic Pressure Vessels with Stretch Bars” โดย Gleiss et al.ที่ ECCM20 (26-30 มิถุนายน 2565 โลซาน สวิตเซอร์แลนด์)ในบทความนี้ เธออ้างอิงการศึกษาของ TUM ที่เผยแพร่โดย Michael Roof และ Sven Zaremba ซึ่งพบว่าภาชนะรับความดันแบบลูกบาศก์ที่มีเสารับแรงดึงเชื่อมต่อด้านสี่เหลี่ยมนั้นมีประสิทธิภาพมากกว่ากระบอกสูบขนาดเล็กจำนวนมากที่พอดีกับพื้นที่ของแบตเตอรี่แบบแบน โดยให้พลังงานประมาณ 25 % มากกว่า.พื้นที่จัดเก็บ
จากข้อมูลของ Gleiss ปัญหาในการติดตั้งกระบอกสูบขนาดเล็กแบบ 4 จำนวนมากในกล่องแบนคือ “ปริมาตรระหว่างกระบอกสูบจะลดลงอย่างมาก และระบบยังมีพื้นผิวการซึมผ่านของก๊าซ H2 ขนาดใหญ่มากด้วยโดยรวมแล้วระบบมีความจุน้อยกว่าขวดลูกบาศก์”
อย่างไรก็ตาม มีปัญหาอื่นๆ เกี่ยวกับการออกแบบถังทรงลูกบาศก์“เห็นได้ชัดว่าเนื่องจากก๊าซอัด คุณต้องต้านแรงดัดบนผนังเรียบ” Gleiss กล่าว“สำหรับสิ่งนี้ คุณต้องมีโครงสร้างเสริมที่เชื่อมต่อภายในกับผนังของถังแต่นั่นเป็นเรื่องยากที่จะทำกับคอมโพสิต”
Glace และทีมงานของเธอพยายามรวมแท่งปรับความตึงเสริมแรงเข้ากับภาชนะรับความดันด้วยวิธีที่เหมาะกับกระบวนการม้วนไส้หลอด"นี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการผลิตในปริมาณมาก" เธออธิบาย "และยังช่วยให้เราสามารถออกแบบรูปแบบการคดเคี้ยวของผนังคอนเทนเนอร์เพื่อปรับการวางแนวไฟเบอร์ให้เหมาะสมสำหรับแต่ละโหลดในโซน"
สี่ขั้นตอนในการสร้างถังคอมโพสิตลูกบาศก์ทดลองสำหรับโครงการ P4Hเครดิตรูปภาพ: “การพัฒนากระบวนการผลิตสำหรับถังความดันลูกบาศก์พร้อมรั้ง”, มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งมิวนิก, โครงการ Polymers4Hydrogen, ECCM20, มิถุนายน 2022
เพื่อให้บรรลุผลบนเครือข่าย ทีมงานได้พัฒนาแนวคิดใหม่ซึ่งประกอบด้วยสี่ขั้นตอนหลัก ดังที่แสดงไว้ข้างต้นสตรัทปรับความตึงที่แสดงเป็นสีดำบนขั้นบันได เป็นโครงสร้างโครงสำเร็จรูปที่ประดิษฐ์ขึ้นโดยใช้วิธีการที่นำมาจากโครงการ MAI Skelettสำหรับโปรเจกต์นี้ BMW ได้พัฒนา “กรอบ” ของกรอบกระจกบังลมโดยใช้แท่งพัลทรูดเสริมไฟเบอร์ 4 อัน จากนั้นจึงขึ้นรูปเป็นโครงพลาสติก
โครงของถังลูกบาศก์ทดลองส่วนโครงกระดูกหกเหลี่ยมพิมพ์ 3 มิติโดย TUM โดยใช้เส้นใย PLA ที่ไม่มีการเสริมแรง (ด้านบน) โดยใส่แท่งพัลทรูด CF/PA6 เป็นตัวยึดแรงดึง (ตรงกลาง) แล้วพันเส้นใยไว้รอบสายรัด (ด้านล่าง)เครดิตรูปภาพ: Technical University of Munich LCC
"แนวคิดคือคุณสามารถสร้างโครงของถังลูกบาศก์เป็นโครงสร้างแบบโมดูลาร์ได้" Glace กล่าว“โมดูลเหล่านี้จะถูกวางในเครื่องมือขึ้นรูป สตรัทปรับความตึงจะอยู่ในโมดูลเฟรม จากนั้นใช้วิธีของ MAI Skelett รอบสตรัทเพื่อรวมเข้ากับชิ้นส่วนเฟรม”วิธีการผลิตจำนวนมากส่งผลให้มีโครงสร้างที่ใช้เป็นแมนเดรลหรือแกนเพื่อห่อหุ้มเปลือกคอมโพสิตของถังเก็บ
TUM ออกแบบโครงถังเป็น "เบาะรองนั่ง" ลูกบาศก์ที่มีด้านทึบ มุมโค้งมน และรูปแบบหกเหลี่ยมที่ด้านบนและด้านล่าง ซึ่งสามารถสอดและติดสายรัดได้รูสำหรับชั้นวางเหล่านี้ยังพิมพ์แบบ 3 มิติอีกด้วย“สำหรับถังทดลองเริ่มต้นของเรา เราพิมพ์ 3 มิติของส่วนเฟรมหกเหลี่ยมโดยใช้กรดโพลีแลกติก [PLA, เทอร์โมพลาสติกชีวภาพ] เพราะมันง่ายและราคาถูก” Glace กล่าว
ทีมงานได้ซื้อแท่งโพลีเอไมด์ 6 (PA6) เสริมเส้นใยคาร์บอน pultruded จำนวน 68 เส้นจาก SGL Carbon (เมือง Meitingen ประเทศเยอรมนี) เพื่อใช้เป็นสายรัด"ในการทดสอบแนวคิดนี้ เราไม่ได้ทำการขึ้นรูปใดๆ" Gleiss กล่าว "แต่เพียงใส่สเปเซอร์เข้าไปในโครงแกนรังผึ้งที่พิมพ์ 3 มิติและติดกาวอีพ็อกซี่จากนั้นจะมีแกนหมุนสำหรับไขลานถัง”เธอตั้งข้อสังเกตว่าแม้ว่าแท่งเหล็กเหล่านี้จะหมุนได้ง่าย แต่ก็มีปัญหาสำคัญบางประการที่จะอธิบายในภายหลัง
“ในขั้นแรก เป้าหมายของเราคือการแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการผลิตของการออกแบบและระบุปัญหาในแนวคิดการผลิต” Gleiss อธิบาย“ดังนั้น สตรัทปรับแรงดึงจึงยื่นออกมาจากพื้นผิวด้านนอกของโครงสร้างโครงร่าง และเราติดเส้นใยคาร์บอนเข้ากับแกนกลางนี้โดยใช้การม้วนเส้นใยแบบเปียกหลังจากนั้นในขั้นตอนที่สามให้งอหัวของคันเบ็ดแต่ละอันเทอร์โมพลาสติก เราจึงใช้ความร้อนเพื่อปรับรูปทรงของส่วนหัวเพื่อให้แบนราบและล็อคเข้ากับชั้นแรกของการห่อจากนั้นเราจะทำการห่อหุ้มโครงสร้างอีกครั้งเพื่อให้หัวแทงแบบแบนนั้นถูกปิดล้อมในถังตามรูปทรงเรขาคณิตลามิเนตบนผนัง
Spacer cap สำหรับไขลานTUM ใช้ฝาพลาสติกที่ปลายแท่งแรงดึงเพื่อป้องกันไม่ให้เส้นใยพันกันระหว่างการม้วนเส้นใยเครดิตรูปภาพ: Technical University of Munich LCC
Glace ย้ำว่ารถถังคันแรกเป็นเครื่องพิสูจน์แนวคิด“การใช้การพิมพ์ 3 มิติและกาวเป็นเพียงการทดสอบเบื้องต้นเท่านั้น และทำให้เราทราบถึงปัญหาบางประการที่เราพบตัวอย่างเช่น ในระหว่างการม้วน เส้นใยจะถูกจับที่ปลายของแท่งรับแรงดึง ทำให้เกิดการแตกหักของเส้นใย เส้นใยเสียหาย และลดปริมาณของเส้นใยเพื่อตอบโต้สิ่งนี้เราใช้ฝาพลาสติกสองสามอันเพื่อช่วยในการผลิตซึ่งติดไว้บนเสาก่อนขั้นตอนการม้วนขั้นแรก จากนั้นเมื่อสร้างลามิเนตภายใน เราถอดฝาครอบป้องกันเหล่านี้ออกและปรับรูปร่างปลายเสาใหม่ก่อนที่จะพันขั้นสุดท้าย”
ทีมงานได้ทดลองกับสถานการณ์จำลองต่างๆ“ผู้ที่มองไปรอบ ๆ จะทำงานได้ดีที่สุด” เกรซกล่าว“นอกจากนี้ ในระหว่างขั้นตอนการสร้างต้นแบบ เราใช้เครื่องมือเชื่อมแบบดัดแปลงเพื่อใช้ความร้อนและปรับรูปร่างปลายคันเบ็ดใหม่ในแนวคิดการผลิตจำนวนมาก คุณจะมีเครื่องมือขนาดใหญ่ขึ้นหนึ่งชิ้นที่สามารถจัดรูปร่างและสร้างปลายเสาทั้งหมดให้เป็นลามิเนตเคลือบภายในได้ในเวลาเดียวกัน.”
หัวลากปรับรูปทรงใหม่TUM ทดลองกับแนวคิดต่างๆ และแก้ไขรอยเชื่อมเพื่อจัดแนวปลายของวัสดุประสานสำหรับยึดกับลามิเนตผนังถังเครดิตรูปภาพ: “การพัฒนากระบวนการผลิตสำหรับถังความดันลูกบาศก์พร้อมรั้ง”, มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งมิวนิก, โครงการ Polymers4Hydrogen, ECCM20, มิถุนายน 2022
ดังนั้น ลามิเนตจะถูกบ่มหลังจากขั้นตอนการม้วนขั้นแรก เสาจะถูกปรับรูปร่างใหม่ TUM ทำการม้วนเส้นใยที่สองจนเสร็จสมบูรณ์ จากนั้นลามิเนตผนังถังด้านนอกจะถูกบ่มเป็นครั้งที่สองโปรดทราบว่านี่เป็นการออกแบบถังประเภทที่ 5 ซึ่งหมายความว่าไม่มีแผ่นพลาสติกเป็นตัวกั้นแก๊สดูการสนทนาในส่วนขั้นตอนต่อไปด้านล่าง
“เราตัดตัวอย่างแรกออกเป็นส่วนๆ และทำแผนที่พื้นที่ที่เชื่อมต่อกัน” Glace กล่าว“ภาพระยะใกล้แสดงให้เห็นว่าเรามีปัญหาด้านคุณภาพกับลามิเนต โดยที่หัวสตรัทไม่วางราบกับลามิเนตภายใน”
แก้ปัญหาช่องว่างระหว่างแผ่นลามิเนตของผนังด้านในและด้านนอกของถังหัวคันเบ็ดที่ดัดแปลงสร้างช่องว่างระหว่างรอบที่หนึ่งและรอบที่สองของถังทดลองเครดิตรูปภาพ: Technical University of Munich LCC
รถถังคันแรกขนาด 450 x 290 x 80 มม. เสร็จสมบูรณ์เมื่อฤดูร้อนปีที่แล้ว“เรามีความก้าวหน้าอย่างมากตั้งแต่นั้นมา แต่เรายังมีช่องว่างระหว่างลามิเนตภายในและภายนอก” Glace กล่าว“ดังนั้นเราจึงพยายามเติมช่องว่างเหล่านั้นด้วยเรซินที่มีความหนืดสูงและสะอาดสิ่งนี้ช่วยปรับปรุงการเชื่อมต่อระหว่างปุ่มสตั๊ดกับแผ่นลามิเนต ซึ่งจะเพิ่มความเครียดเชิงกลอย่างมาก”
ทีมงานยังคงพัฒนาการออกแบบและกระบวนการของถังอย่างต่อเนื่อง รวมถึงโซลูชันสำหรับรูปแบบการม้วนที่ต้องการ“ด้านข้างของถังทดสอบไม่โค้งงอเต็มที่ เนื่องจากรูปทรงเรขาคณิตนี้สร้างเส้นทางที่คดเคี้ยวได้ยาก” Glace อธิบาย“มุมม้วนเริ่มต้นของเราคือ 75° แต่เรารู้ว่าจำเป็นต้องมีวงจรหลายวงจรเพื่อให้รับภาระในภาชนะรับความดันนี้เรายังคงมองหาวิธีแก้ไขปัญหานี้ แต่ซอฟต์แวร์ที่วางจำหน่ายในตลาดปัจจุบันนั้นไม่ใช่เรื่องง่ายมันอาจจะกลายเป็นโครงการติดตามผล
"เราได้แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของแนวคิดการผลิตนี้" Gleiss กล่าว "แต่เราจำเป็นต้องทำงานต่อไปเพื่อปรับปรุงการเชื่อมต่อระหว่างลามิเนตและปรับรูปร่างของเหล็กเส้น“การทดสอบภายนอกบนเครื่องทดสอบคุณดึงสเปเซอร์ออกจากลามิเนตและทดสอบแรงทางกลที่ข้อต่อเหล่านั้นสามารถทนได้”
ส่วนนี้ของโครงการ Polymers4Hydrogen จะแล้วเสร็จในปลายปี 2566 ซึ่งเมื่อถึงเวลานั้น Gleis หวังว่าจะสร้างถังสาธิตที่สองให้เสร็จที่น่าสนใจคือ การออกแบบในปัจจุบันใช้เทอร์โมพลาสติกเสริมความแข็งแรงอย่างประณีตในโครงและวัสดุผสมเทอร์โมเซ็ตในผนังถังวิธีการแบบผสมผสานนี้จะถูกนำมาใช้ในรถถังสาธิตขั้นสุดท้ายหรือไม่?“ค่ะ” เกรซบอก“พันธมิตรของเราในโครงการ Polymers4Hydrogen กำลังพัฒนาอีพอกซีเรซินและวัสดุคอมโพสิทเมทริกซ์อื่นๆ ที่มีคุณสมบัติป้องกันไฮโดรเจนที่ดีกว่า”เธอระบุรายชื่อพันธมิตรสองรายที่ทำงานเกี่ยวกับงานนี้ ได้แก่ PCCL และ University of Tampere (ตัมเปเร ประเทศฟินแลนด์)
Gleiss และทีมของเธอยังได้แลกเปลี่ยนข้อมูลและหารือเกี่ยวกับแนวคิดกับ Jaeger ในโครงการ HyDDen ที่สองจากถังคอมโพสิตแบบ LCC
“เราจะผลิตภาชนะรับความดันแบบคอมโพสิตสำหรับโดรนวิจัย” Jaeger กล่าว“นี่เป็นความร่วมมือระหว่างสองแผนกของแผนกการบินและอวกาศและภูมิสารสนเทศของ TUM – LCC และแผนกเทคโนโลยีเฮลิคอปเตอร์ (HT)โครงการจะแล้วเสร็จภายในสิ้นปี 2567 และขณะนี้เรากำลังดำเนินการสร้างภาชนะรับความดันให้เสร็จการออกแบบที่เป็นแนวทางการบินและอวกาศและยานยนต์มากขึ้นหลังจากขั้นตอนแนวคิดเริ่มต้นนี้ ขั้นตอนต่อไปคือการสร้างแบบจำลองโครงสร้างโดยละเอียดและคาดการณ์ประสิทธิภาพการกั้นของโครงสร้างผนัง”
“แนวคิดทั้งหมดคือการพัฒนาโดรนสำรวจด้วยเซลล์เชื้อเพลิงแบบไฮบริดและระบบขับเคลื่อนแบตเตอรี่” เขากล่าวต่อจะใช้แบตเตอรี่ระหว่างโหลดพลังงานสูง (เช่น บินขึ้นและลงจอด) จากนั้นจะเปลี่ยนไปใช้เซลล์เชื้อเพลิงระหว่างที่บรรทุกเบา“ทีม HT มีโดรนวิจัยอยู่แล้ว และออกแบบระบบส่งกำลังใหม่เพื่อใช้ทั้งแบตเตอรี่และเซลล์เชื้อเพลิง” Yeager กล่าว“พวกเขายังได้ซื้อรถถัง CGH2 เพื่อทดสอบระบบส่งกำลังนี้ด้วย”
“ทีมของผมได้รับมอบหมายให้สร้างต้นแบบถังแรงดันที่พอดี แต่ไม่ใช่เพราะปัญหาด้านบรรจุภัณฑ์ที่ถังทรงกระบอกจะสร้าง” เขาอธิบาย“ถังที่แบนกว่านั้นไม่สามารถต้านทานแรงลมได้มากนักเพื่อให้คุณได้รับประสิทธิภาพการบินที่ดีขึ้น”ขนาดถังโดยประมาณ830 x 350 x 173 มม.
แท้งค์ที่สอดคล้องกับ AFP เทอร์โมพลาสติกทั้งหมดสำหรับโครงการ HyDDen นั้น ทีมงาน LCC ของ TUM ได้สำรวจแนวทางที่คล้ายคลึงกันกับที่ Glace ใช้ (ด้านบน) ในตอนแรก แต่จากนั้นจึงย้ายไปใช้วิธีที่ผสมผสานกันของโมดูลโครงสร้างหลายโมดูล ซึ่งต่อมาถูกใช้งานมากเกินไปโดยใช้ AFP (ด้านล่าง)เครดิตรูปภาพ: Technical University of Munich LCC
"แนวคิดหนึ่งคล้ายกับแนวทางของ Elisabeth [Gleiss's]" Yager กล่าว "เพื่อใช้สายรัดยึดกับผนังหลอดเลือดเพื่อชดเชยแรงดัดสูงอย่างไรก็ตาม แทนที่จะใช้กระบวนการคดเคี้ยวเพื่อสร้างรถถัง เราใช้ AFPดังนั้นเราจึงคิดเกี่ยวกับการสร้างส่วนแยกต่างหากของภาชนะรับความดันซึ่งชั้นวางได้รวมเข้าด้วยกันแล้ววิธีการนี้ช่วยให้ฉันสามารถรวมโมดูลแบบบูรณาการหลายโมดูลเข้าด้วยกัน จากนั้นใช้ฝาปิดเพื่อปิดผนึกทุกอย่างก่อนที่ AFP จะคดเคี้ยวขั้นสุดท้าย”
“เรากำลังพยายามสรุปแนวคิดดังกล่าว” เขากล่าวต่อ “และเริ่มทดสอบการเลือกวัสดุ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญมากเพื่อให้แน่ใจว่ามีความต้านทานที่จำเป็นต่อการซึมผ่านของก๊าซ H2สำหรับสิ่งนี้ เราใช้วัสดุเทอร์โมพลาสติกเป็นหลัก และกำลังศึกษาว่าวัสดุจะส่งผลต่อพฤติกรรมการซึมผ่านและการประมวลผลในเครื่อง AFP อย่างไรสิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าการรักษาจะมีผลหรือไม่และจำเป็นต้องมีขั้นตอนหลังการรักษาหรือไม่นอกจากนี้เรายังต้องการทราบด้วยว่ากองต่างๆ จะส่งผลต่อการซึมผ่านของไฮโดรเจนผ่านภาชนะความดันหรือไม่”
ถังจะทำจากเทอร์โมพลาสติกทั้งหมด และแถบจะจัดหาโดย Teijin Carbon Europe GmbH (Wuppertal ประเทศเยอรมนี)“เราจะใช้วัสดุ PPS [โพลีฟีนิลีนซัลไฟด์], PEEK [โพลีอีเทอร์คีโตน] และ LM PAEK [โพลีอะรีลคีโตนที่หลอมละลายต่ำ]” Yager กล่าว“จากนั้นจึงทำการเปรียบเทียบเพื่อดูว่าแบบใดดีที่สุดสำหรับการป้องกันการเจาะทะลุและการผลิตชิ้นส่วนที่มีประสิทธิภาพดีกว่า”เขาหวังว่าจะเสร็จสิ้นการทดสอบ การสร้างแบบจำลองโครงสร้างและกระบวนการ และการสาธิตครั้งแรกภายในปีหน้า
งานวิจัยดำเนินการภายในโมดูล COMET “Polymers4Hydrogen” (รหัส 21647053) ภายในโครงการ COMET ของกระทรวงการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ สิ่งแวดล้อม พลังงาน การเคลื่อนที่ นวัตกรรมและเทคโนโลยี และกระทรวงเทคโนโลยีดิจิทัลและเศรษฐกิจแห่งสหพันธรัฐ.ผู้เขียนขอขอบคุณพันธมิตรที่เข้าร่วม Polymer Competence Center Leoben GmbH (PCCL, ออสเตรีย), Montanuniversitaet Leoben (Faculty of Polymer Engineering and Science, Department of Chemistry of Polymer Materials, Department of Materials Science and Polymer Testing), University of Tampere (คณะวิศวกรรมศาสตร์ วัสดุ).) วิทยาศาสตร์), Peak Technology และ Faurecia สนับสนุนงานวิจัยนี้COMET-Modul ได้รับทุนสนับสนุนจากรัฐบาลออสเตรียและรัฐบาลแห่งรัฐสติเรีย
แผ่นเสริมแรงสำเร็จรูปสำหรับโครงสร้างรับน้ำหนักประกอบด้วยเส้นใยต่อเนื่อง ไม่เพียงแต่จากแก้วเท่านั้น แต่ยังมาจากคาร์บอนและอะรามิดด้วย
มีหลายวิธีในการทำชิ้นส่วนประกอบดังนั้น การเลือกวิธีการสำหรับชิ้นส่วนเฉพาะจะขึ้นอยู่กับวัสดุ การออกแบบของชิ้นส่วน และการใช้งานขั้นสุดท้ายหรือการใช้งานนี่คือคู่มือการเลือก
Shocker Composites และ R&M International กำลังพัฒนาห่วงโซ่อุปทานเส้นใยคาร์บอนรีไซเคิลที่ไม่มีการฆ่าทิ้ง ต้นทุนต่ำกว่าเส้นใยบริสุทธิ์ และในที่สุดจะมีความยาวใกล้เคียงกับเส้นใยต่อเนื่องในคุณสมบัติทางโครงสร้าง
เวลาโพสต์: Mar-15-2023