[发明专利]氢气储罐

说明书

氢气储罐包括主体，所述主体包括钢本体区域和与该钢本体区域相邻的钝化金属氧化物层，所述氧化物层包含许多金属氧化物分子，全部具有形态，其中所述许多金属氧化物分子至少约51重量%是具有(012)、(001)和/或(110)表面晶面的形态的Fe₂O₃分子，使得所述氧化物层被构造为使吸附到钢本体区域中的氢与没有钝化金属氧化物层的钢本体区域相比降低至少25％。

技术领域

本公开涉及不锈钢氢气(H₂)储罐及制备用于该储罐的材料的方法。

背景技术

氢气是燃料电池汽车(FCV)和固定式应用中零排放或相对低排放燃料经济性的可行的竞争者。但是从安全和材料科学的观点来看，氢气的存储仍然是一个挑战。尽管某些金属如不锈钢看起来是理想的候选物，但不锈钢易于氢吸附，这可导致不合意的脆化。因此，长期以来需要改进用于氢气加压储罐应用的钢，以在安全和耐久性方面满足和/或超过工业标准。

发明内容

根据一个实施方案，公开了氢气储罐。所述罐可以包括主体，所述主体包括钢本体区域和与所述钢本体区域相邻的钝化金属氧化物层，所述氧化物层包含许多金属氧化物分子，全部具有形态，其中所述许多金属氧化物分子的至少约51重量%是具有(012)、(001)和/或(110)表面晶面（facet）的形态的Fe₂O₃分子，使得所述氧化物层被构造为使吸附到钢本体区域中的氢与没有钝化金属氧化物层的钢本体区域相比降低至少25％。Fe₂O₃分子中的(012)表面晶面的数量可以大于Fe₂O₃分子中的(001)或(110)表面晶面的数量。所述罐可以是车载储罐。所述钢本体区域可以包含基于所述钢本体区域的总重量的至少10-20重量％的Cr。(012)、(001)和/或(110)表面晶面中的至少一些可以是Cr掺杂的。所述许多金属氧化物分子可以包含许多具有Cr掺杂的Fe₂O₃(001)、(110)、(100)、(101)、(012)和/或(104)表面晶面的形态的金属氧化物分子。所述许多金属氧化物分子可以包含许多具有Fe₂O₃(024)、(006)和/或(220)晶面的形态的金属氧化物分子。所述储罐可以进一步包括保护涂层，该保护涂层包含MgO、Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂或其组合，并且至少部分地涂覆所述钝化金属氧化物层的暴露表面。

在一个替代实施方案中，公开了氢气储罐。所述罐可以包括主体，所述主体包括钢本体区域和与所述钢本体区域相邻的钝化金属氧化物层。所述金属钝化层可以包含许多金属氧化物分子，全部具有形态，其中所述许多金属氧化物的至少51重量%是具有Fe₂O₃(012)、(001)和/或(110)表面晶面的形态的Fe₂O₃分子，使得所述金属氧化物层具有被布置为具有比任何其它层形态更多的准立方形态和/或六边形形态的层形态。所述(012)、(001)和(110)表面晶面中的至少一些可以是Cr掺杂的。所述钢可以是碳钢。Fe₂O₃分子中的(012)表面晶面的数量可以大于Fe₂O₃分子中的(001)或(110)表面晶面的数量。所述金属氧化物层可以具有约1nm-1μm的厚度。所述许多金属氧化物分子可以包含许多具有Cr掺杂的Fe₂O₃(001)、(110)、(100)、(101)、(012)和/或(104)表面晶面的形态的金属氧化物分子。所述储罐可以进一步包括保护涂层，所述保护涂层包含MgO、Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂或其组合，并且至少部分地涂覆所述钝化金属氧化物层的暴露表面。