铝胆全缠绕碳纤维储氢气瓶开发可行性分析.pdfVIP

铝内胆全缠绕碳纤维储氢气瓶开发可行性分析 氢能作为二次能源以其资源丰富、燃烧值高、经济性好、可再生等优点被认为是 21 世 纪最具发展潜力的清洁能源。 铝内胆纤维全缠绕高压氢气瓶 （以下简称铝胆缠绕氢气瓶） 具 有承压能力高、质量轻、耐腐蚀性强等优良性能，在氢能利用系统中具有广阔的应用前景。 目前，氢能在轿车、 客车、 摩托车和商业船等交通工具上的应用已经成为焦点，对解决国际 上所面临的“能源短缺”和“环境污染”这两大难题有重要意义。采用铝内胆全缠绕气瓶已 成为学术界和工业界在高压储氢气瓶领域的主要研究方向。 一、铝胆全缠绕氢气瓶的市场可行性分析 自 2009 年以来，我国持续成为全球最大汽车产销国。为缓解汽车保有量持续攀升带来 的能源及环境压力， 我国政府出台相关政策大力发展清洁能源汽车。早在“十五” 期间我国 就开始了储氢气瓶的研究，而国家“十一五” 863 计划“技能与新能源汽车”重大项目研究 方向又提出了 “车载高压供氢系统研究开发” ，这其中就规定了高压储氢气瓶的研究方向， 即“铝内胆碳纤维全缠绕结构，工作压力 35MPa ”奠定了高压储氢气瓶的研究基础。 在全力支持发展新能源此车的同时， 政府对清洁能源汽车发展还提出了明确的目标—— 到 2020 年，清洁能源汽车生产能力达 200 万辆、累计产销量超过 500 万辆。作为国家重点 发展的氢能汽车必将获得更快更好的发展， 氢能汽车的发展势必带动车用高压储氢气瓶的快 速发展。储氢气瓶的发展已有 50 多年的历史，表明这一产品一直备受关注，从钢瓶到复合 气瓶的研制成功， 实现了向产品结构合理、 质量轻的巨大转变， 储氢气瓶生产技术日益成熟。 目前，国内众多气瓶生产厂家已着手开发或已经成功开发铝胆全缠绕氢气瓶， 力图加快清洁 能源产品开发， 抢占市场竞争制高点。 因此， 研究开发车用铝胆缠绕储氢气瓶是非常必要的 且具有良好的市场前景。 二、铝胆全缠绕氢气瓶的工艺技术可行性 ++++ 气瓶简介 铝胆全缠绕氢气瓶由内胆 +碳纤维缠绕层组成。其主要生产工艺如下： 铝管 旋压收底 旋压收口 热处理 铝板材/ 铝棒 冲压 拔伸 机加 无损检测 及后序 固化 纤维缠绕 铝胆表面处理 说明： 1）冲压—拔伸： 铝合金板材或铝棒， 经冲压拔伸形成内胆筒体和内胆底部椭球形曲面， 内胆肩部球形曲面和瓶嘴由筒形坯料经正旋 +反旋收口形成。 2 ）旋压收底—收口：铝合金无缝管材经旋压收底—收口形成。 3 ）热处理：内胆经旋压成型后进行固溶 +时效热处理。 4 ）表面处理：内胆表面进行阳极氧化处理已提高内胆抗腐蚀的能力。 5 ）缠绕：高强度碳纤维经树脂基体浸渍后对铝内胆进行环向及螺旋交替缠绕。 在铝内胆全缠绕氢气瓶的制造过程中，冲压、收底、收口、缠绕是关键及技术难点，必 须至少明确以下问题： 冲压： 模具设计合理，确保内胆底部厚度、形状满足标准或其他要求； 规范合理的坯料 加热温度，保证冲压变形完全；模具对中性良好确保内胆筒体壁厚均匀。 收底、收口：明确加热长度、时间、温度确保底部、肩部、瓶口的外观及内部融合状况 满足要求， 同时进行合理的旋压程序设计保证内胆肩部到瓶口、 底部过渡