[实用新型]一种铝内胆纤维全缠绕储氢瓶

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种储氢瓶，尤其是涉及一种铝内胆纤维全缠绕储氢瓶。

背景技术

氢是自然界最普遍存在的元素，可作为能源载体，具有以下特点：

(1)它是一种清洁能源：氢气对人体无害，燃烧后生成水和少量的氮化氢，稍加处理后不会污染环境；

(2)是一种高热值能源：氢的单位重量的发热量为28900千卡/kg，是汽油热值的3倍、煤热值的4倍。除核燃料外，氢的燃烧热值是所有矿物燃料、生物燃料和化工燃料中最高的。

多年来，科学家们一直致力研究氢能的大规模制取、储存和应用的技术，以便用这种优质洁净的能源载体替代矿物燃料，特别是替代日益紧缺的油气资源。近年来，在全球范围内，加快研究氢能的规模应用呼声日高，以至出现“氢能经济(Hydrogen Economy)”的专门词汇。

高压储氢具有储氢容器结构简单、压缩氢气制备的能耗较少、灌装速度快等优点，已经成为氢能储运的主要方式。但是现有的高压储氢瓶具有以下缺点：

1、现有纯金属材料压力容器由于金属材料密度较大，容器质量大，单位质量储氢密度较低。

2、更大的问题是当压力容器失效的情况下会以碎片的形式爆炸，容易造成人身伤害，安全性较差。

3、而且由于金属强度有限，为提高容器工作压力，只能增加容器厚度。但这会增加容器的制造难度，且容易造成加工缺陷。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种重量轻、承载能力高、安全性好的铝内胆纤维全缠绕储氢瓶。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：一种铝内胆纤维全缠绕储氢瓶，其特征在于，该储氢瓶包括金属内衬、加强层和保护层，所述的加强层设置在金属内衬和保护层之间。

所述的金属内衬为铝合金内衬。

所述的加强层为碳纤维复合材料层，该碳纤维复合材料层是在金属内衬的筒体上交替缠绕纵向螺旋缠绕纤维层和环向缠绕纤维层，两端封头部分缠绕螺旋缠绕纤维层构成的。

所述的保护层为玻璃纤维复合材料层，该玻璃纤维复合材料层是在加强层外采用玻璃纤维全缠绕构成的。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、由于纤维强度大大高于普通金属，且比重小，可以减轻容器的质量，提高容器承载能力，大大提高单位质量储氢率。

2、未爆先漏，氢气属易燃易爆介质，且燃料电池汽车多在人口密集处行驶，如果氢气瓶发生爆炸危害是非常大的。因此，必须将未爆先漏作为一个重要的设计准则。具体来讲，气瓶的破坏应首先发生在金属内衬，内衬发生破坏后，气体穿过内衬迅速地挤压纤维树脂复合层，发生泄漏，但不导致气瓶的整体爆破，该结构容器的安全性大大提高。

3、铝合金具有优良的抗氢脆性能，内衬选用铝合金材料使容器具备很好的抗氢脆性能。

4、容器壁内的应力分布是不均匀的，各向同性的金属材料制造压力容器并没有发挥金属材料所有的潜能。复合材料的各向异性正好可以弥补这个不足，纤维方向强度最高，用以承受周向应力，其它方向强度较低，则正好承受其它低应力，可以充分发挥材料的潜能，很容易将容器的工作压力提高到普通金属容器很难达到的水平，且制造工艺稳定，不易产生缺陷。

附图说明

图1为本实用新型储氢瓶的半剖图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例

一种铝内胆纤维全缠绕储氢瓶，该储氢瓶包括金属内衬1、加强层2和保护层3，所述的加强层2设置在金属内衬1和保护层3之间。所述的金属内衬为铝合金内衬。所述的加强层为碳纤维复合材料层，该碳纤维复合材料层是在金属内衬的筒体上交替缠绕纵向螺旋缠绕纤维层和环向缠绕纤维层，两端封头部分缠绕螺旋缠绕纤维层构成的。所述的保护层为玻璃纤维复合材料层，该玻璃纤维复合材料层是在加强层外采用玻璃纤维全缠绕构成的。