一種儲(chǔ)氫材料及其制備方法技術(shù)

7、②儲(chǔ)氫罐的密封部件也會(huì)因體積變化而與管體的連接緊密度降低，這會(huì)導(dǎo)致密封性能下降，同樣增加了氫氣泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。

8、③當(dāng)儲(chǔ)氫罐的體積超過(guò)400升后，其整體的抗形變能力會(huì)隨著體積的增加而逐漸降低。因此，體積超過(guò)400升的儲(chǔ)氫罐在運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中容易因受到外力作用而發(fā)生形變。在儲(chǔ)氫罐發(fā)生形變的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)碳纖維斷裂、碳纖維層結(jié)構(gòu)松散等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響儲(chǔ)氫罐的耐用性和安全性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)的目的在于提供一種儲(chǔ)氫材料及其制備方法。

2、為實(shí)現(xiàn)前述專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案包括：

3、一方面，一種儲(chǔ)氫材料，由內(nèi)向外依次包括內(nèi)膽、耐壓層、陶瓷層、外保護(hù)層；

4、所述陶瓷層的厚度為20mm～50mm，所述陶瓷層的抗拉強(qiáng)度≥180mpa；

5、所述陶瓷層內(nèi)徑與所述耐壓層外徑相等或過(guò)虛配合，所述陶瓷層與所述耐壓層之間填充有第一樹(shù)脂，所述第一樹(shù)脂的抗壓強(qiáng)度≥70mpa；

6、所述外保護(hù)層為硬質(zhì)材料，所述陶瓷層與所述外保護(hù)層之間填充有第二樹(shù)脂，所述第二樹(shù)脂包括乙烯基樹(shù)脂。

7、本專利技術(shù)中，第一樹(shù)脂能夠起到傳遞力的作用，從而使得陶瓷層、耐壓層能夠共同承壓；由于陶瓷層能夠分擔(dān)一部分壓力，從而耐壓層無(wú)需承擔(dān)全部的壓力，有利于減小耐壓層的厚度。

8、本專利技術(shù)中，乙烯基樹(shù)脂選自雙酚a環(huán)氧乙烯基樹(shù)脂、酚醛環(huán)氧乙烯基酯、丙烯酸型乙烯基酯樹(shù)脂、柔性乙烯基酯樹(shù)脂中的一種或者多種。

9、本專利技術(shù)中，陶瓷層的抗拉強(qiáng)度一般大于200mpa。

10、本專利技術(shù)中，耐壓層通常為碳纖維制成，耐壓層表面并非標(biāo)準(zhǔn)的光滑面，陶瓷層內(nèi)徑與耐壓層外徑相等或過(guò)虛配合，有利于陶瓷層與耐壓層充分貼合，第一樹(shù)脂能夠填充陶瓷層與耐壓層之間的空隙，有利于陶瓷層與耐壓層之間力的傳遞。

11、優(yōu)選的，所述耐壓層耐壓為p1，所述陶瓷層耐壓為p2，p1+p2≥140mpa。

12、優(yōu)選的，所述第一樹(shù)脂的抗壓強(qiáng)度為p3，p2-p1≤p3。

13、優(yōu)選的，儲(chǔ)氫材料存儲(chǔ)氫氣時(shí)，所述內(nèi)膽內(nèi)的氣壓為p4，p4≥p1。

14、本專利技術(shù)中，40mpa≤p4≤70mpa。

15、優(yōu)選的，所述第一樹(shù)脂為所述耐壓層使用的樹(shù)脂。

16、本專利技術(shù)中，第一樹(shù)脂與耐壓層使用的樹(shù)脂相同，能夠減少第一樹(shù)脂與耐壓層因樹(shù)脂性質(zhì)不同導(dǎo)致的相容不佳的情況；同時(shí)，第一樹(shù)脂與耐壓層使用的樹(shù)脂相同，使得第一樹(shù)脂與耐壓層使用的樹(shù)脂同時(shí)進(jìn)行固化，有利于提高第一樹(shù)脂與耐壓層的整體性。

17、優(yōu)選的，所述第二樹(shù)脂常溫固化。

18、本專利技術(shù)中，第二樹(shù)脂在常溫下固化，能夠避免第一樹(shù)脂再次經(jīng)歷高溫而過(guò)度固化。

19、本專利技術(shù)中，乙烯基樹(shù)脂具體選用雙酚a環(huán)氧乙烯基樹(shù)脂。

20、優(yōu)選的，所述第二樹(shù)脂為發(fā)泡樹(shù)脂。

21、本專利技術(shù)中，發(fā)泡樹(shù)脂具有較好的隔溫性能，有利于對(duì)存儲(chǔ)的氫氣進(jìn)行保溫；同時(shí)發(fā)泡樹(shù)脂具有吸收震動(dòng)和消減機(jī)械沖擊的作用，從而能夠?qū)μ沾蓪有纬杀Ｗo(hù)。

22、優(yōu)選的，所述第二樹(shù)脂的厚度為5mm～15mm。

23、優(yōu)選的，所述陶瓷層的材料選自氧化鋁、氮化硅、氧化鋯、碳化硅中的一種或者多種。

24、本申請(qǐng)中，陶瓷層的材料具體選自氧化鋁、氮化硅和氧化鋯。

25、優(yōu)選的，所述外保護(hù)層的材料選自金屬、塑料中的一種。

26、本申請(qǐng)中，外保護(hù)層的材料具體選用302不銹鋼。

27、另一方面，一種儲(chǔ)氫材料的制備方法，包括如下步驟：

28、s1、將碳纖維浸膠后纏繞在內(nèi)膽上，得到未固化的耐壓層；

29、s2、將耐壓層固化；

30、s3、將陶瓷層內(nèi)表面涂覆第一樹(shù)脂，再將耐壓層裝入陶瓷層，然后固化第一樹(shù)脂；

31、s4、將耐壓層裝入外保護(hù)層，在耐壓層與外保護(hù)層之間填充第二樹(shù)脂，然后固化第二樹(shù)脂，得到儲(chǔ)氫材料。

32、優(yōu)選的，將步驟s1中未固化的耐壓層與所述第一樹(shù)脂同時(shí)固化，方法包括：將陶瓷層表面涂覆第一樹(shù)脂，再將步驟s1中未固化的耐壓層裝入陶瓷層，然后同時(shí)對(duì)耐壓層與第一樹(shù)脂進(jìn)行脫泡處理，再同時(shí)固化耐壓層與第一樹(shù)脂。

33、本專利技術(shù)中，相比耐壓層、第一樹(shù)脂分步進(jìn)行固化，耐壓層、第一樹(shù)脂同時(shí)固化后能夠形成一個(gè)整體，從而有利于陶瓷層與耐壓層之間力的傳遞。

34、耐壓層在生產(chǎn)過(guò)程中，樹(shù)脂的粘度對(duì)成型后的耐壓層性能具有顯著影響，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

35、①提高樹(shù)脂的粘度有利于提升耐壓層的力學(xué)性能。然而，這一措施會(huì)導(dǎo)致脫泡過(guò)程中氣泡難以有效排出，從而延長(zhǎng)脫泡時(shí)間。特別是在濕式纏繞法中，碳纖維的纏繞過(guò)程本身就耗時(shí)較長(zhǎng)，再加上樹(shù)脂適用期的限制，使得耐壓層生產(chǎn)過(guò)程中所使用的樹(shù)脂粘度受到了嚴(yán)格限制。

36、②降低樹(shù)脂的粘度雖然有利于耐壓層在固化前的脫泡過(guò)程，但低粘度的樹(shù)脂難以充分浸漬碳纖維內(nèi)部，進(jìn)而影響復(fù)合材料的強(qiáng)度和均勻性。

37、因此，耐壓層在生產(chǎn)過(guò)程中，提高樹(shù)脂的粘度的需求和降低樹(shù)脂的粘度的需求形成了矛盾體。

38、另外，耐壓層本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

1.一種儲(chǔ)氫材料，其特征在于，由內(nèi)向外依次包括內(nèi)膽(11)、耐壓層(12)、陶瓷層(14)、外保護(hù)層(16)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種儲(chǔ)氫材料，其特征在于：所述耐壓層(12)耐壓為P1，所述陶瓷層(14)耐壓為P2，P1+P2≥140MPa。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種儲(chǔ)氫材料，其特征在于：所述第一樹(shù)脂(13)的抗壓強(qiáng)度為P3，100MPa-P1≤P3；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種儲(chǔ)氫材料，其特征在于：所述第一樹(shù)脂(13)為所述耐壓層(12)使用的樹(shù)脂。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種儲(chǔ)氫材料，其特征在于：所述第二樹(shù)脂(15)常溫固化；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種儲(chǔ)氫材料，其特征在于：所述陶瓷層(14)的材料選自氧化鋁、氮化硅、氧化鋯、碳化硅中的一種或者多種；

7.一種如權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)氫材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的儲(chǔ)氫材料的制備方法，其特征在于：將步驟S1中未固化的耐壓層(12)與所述第一樹(shù)脂(13)同時(shí)固化，方法包括：將陶瓷層(14)表面涂覆第一樹(shù)脂(13)，再將步驟S1中未固化的耐壓層(12)裝入陶瓷層(14)，然后同時(shí)對(duì)耐壓層(12)與第一樹(shù)脂(13)進(jìn)行脫泡處理，再同時(shí)固化耐壓層(12)與第一樹(shù)脂(13)。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的儲(chǔ)氫材料的制備方法，其特征在于：所述步驟S3中將陶瓷層(14)內(nèi)表面涂覆第一樹(shù)脂(13)的方法包括：將陶瓷層(14)裝滿第一樹(shù)脂(13)進(jìn)行浸潤(rùn)，浸潤(rùn)時(shí)長(zhǎng)為0.5h，然后傾倒出第一樹(shù)脂(13)，得到內(nèi)表面涂覆第一樹(shù)脂(13)的陶瓷層(14)。