[发明专利]一种碳纤维双层连丝结构储氢容器

权利要求书

1.一种碳纤维双层连丝结构储氢容器，其特征在于：为由一个紧密的且内部具有双层碳纤维连丝结构的扁平型三维机织纤维预制体充填基体材料后固化成型得到的扁平型压力容器（2），所述扁平型三维机织纤维预制体采用经纱、纬纱和垂纱以三维机织的方式制作而成，且所述经纱、所述纬纱和所述垂纱均为高性能增强纤维丝束；所述扁平型三维机织纤维预制体由双层三维机织纤维壳体（3）、内部碳纤维连丝结构（4）和夹层碳纤维连丝结构（7）组成，所述双层三维机织纤维壳体（3）呈四边封口的扁平型结构，所述双层三维机织碳纤维壳体（3）的内层壁为主承压壁（301），所述双层三维机织碳纤维壳体（3）的外层壁为功能壁，所述主承压壁（301）和所述功能壁（302）之间留有间隙；所述内部碳纤维连丝结构（4）为均匀分布在所述主承压壁（301）上下两壁之间的多根贯穿所述主承压壁（301）双壁的第一碳纤维丝束，每根所述第一碳纤维丝束均被所述主承压壁（301）上下双壁的三维机织物定位并固定，以此由所述主承压壁（301）上下双壁以及被所述主承压壁（301）上下双壁定位并固定的所述内部碳纤维连丝结构（4）共同承担所述扁平型压力容器（2）的内压力；所述夹层碳纤维连丝结构（7）均匀分布在所述主承压壁（301）与所述功能壁（302）的间隙之间的多根贯穿间隙上下两壁的第二碳纤维丝束，且每根所述第二碳纤维丝束均被所述主承压壁（301）外壁和所述功能壁（302）内壁上的三维机织物定位并固定，以此由所述夹层碳纤维连丝结构（7）支撑所述功能壁（302）与所述主承压壁（301）之间的间隙；

所述主承压壁（301）的纤维材料为碳纤维；所述功能壁（302）的纤维材料根据功能需求选择玄武岩纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、玻璃纤维、石英纤维、陶瓷纤维或金属纤维中的一种或多种混合；所述基体材料为聚合物材料、金属材料、陶瓷材料中的一种或多种混合；所述基体材料应与所述扁平型三维机织纤维预制体良好结合，以形成能够阻止氢渗漏的容器壁；在所述基体材料固化之后，在所述扁平型压力容器（2）的外壁上再覆盖一层阻氢层，以提升阻止氢渗漏的效果；

所述内部碳纤维连丝结构（4）的第一碳纤维丝束的实际分布密度应不小于理论分布密度，所述的理论分布密度的计算公式如下：

C = P/（T*S）

式中，C为连丝分布密度，单位为根/cm²；P为容器内压力，单位为kgf/cm²；T为碳纤维抗拉强度，单位为kgf/mm²；S为丝束截面积，单位为mm²。

2.根据权利要求1所述的碳纤维双层连丝结构储氢容器，其特征在于：所述扁平型三维机织纤维预制体的表面设置有多个用于连接阀门的三维机织管道（5），所述三维机织管道（5）与所述扁平型三维机织纤维预制体通过三维机织的方式一体成型。

3.根据权利要求1所述的碳纤维双层连丝结构储氢容器，其特征在于：所述主承压壁（301）与所述功能壁（302）的间隙中填充有隔热材料、阻氢材料。

4.根据权利要求3所述的碳纤维双层连丝结构储氢容器，其特征在于：所述功能壁（302）上设置有用于检测所述主承压壁（301）内存储物质有无泄露的氢气传感器（8）。

5.根据权利要求4所述的碳纤维双层连丝结构储氢容器，其特征在于：所述扁平型压力容器（2）内设置有带卫星定位功能的控制器，所述氢气传感器与所述控制器信号连接，且所述控制器与物联网连接，实现全程安全监控。

6.根据权利要求1所述的碳纤维双层连丝结构储氢容器，其特征在于：所述扁平型压力容器（2）的四周设置有封边（6），所述封边（6）是所述三维机织碳纤维壳体（3）上下两壁的边缘结合部，所述封边（6）由贯穿所述三维机织碳纤维壳体（3）上下两壁边部层厚的连续垂纱捆绑收紧后形成的一体结构。

7.根据权利要求1所述的碳纤维双层连丝结构储氢容器，其特征在于：所述功能壁（302）的纤维材料中混合有用于防静电的高导电材料，所述高导电材料为包括铜丝在内的金属丝。