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您當(dāng)前位置：網(wǎng)站首頁 > 公司新聞- 汽車用氫氣儲(chǔ)氣瓶鋁管坯的全纏繞
- 2019/12/13 閱讀次數(shù)：[2508]
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目前國內(nèi)自行設(shè)計(jì)和研制的車用高壓氫氣瓶鋁管坯還處于起步階段。本文從環(huán)保問題入手,簡要介紹和分析了高壓氫氣儲(chǔ)氣瓶鋁管坯的特點(diǎn)和市場需求發(fā)展?fàn)顩r,著重闡述了高壓氫氣瓶用強(qiáng)旋6061無縫鋁管的制備工藝和研制情況在一些CNG加氣站中常有汽車司機(jī)反映,汽車加不滿氣,也就是加完氣后,汽車氣瓶中的氣體壓力不夠20Mpa的額定壓力氫能作為二次能源以其資源豐富、燃燒值高、經(jīng)濟(jì)性好、可再生等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉础ｄX內(nèi)膽纖維全纏繞高壓氫氣瓶（以下簡稱鋁膽纏繞氫氣瓶）具有承壓能力高、質(zhì)量輕、耐腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)良性能，在氫能利用系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，汽車用氫氣儲(chǔ)氣瓶鋁管坯的全纏繞氫能在轎車、客車、摩托車和商業(yè)船等交通工具上的應(yīng)用已經(jīng)成為焦點(diǎn)，對解決國際上所面臨的“能源短缺”和“環(huán)境污染”這兩大難題有重要意義。采用鋁內(nèi)膽全纏繞氣瓶已成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界在高壓儲(chǔ)氫氣瓶領(lǐng)域的主要研究方向自2009年以來，我國持續(xù)成為全球最大汽車產(chǎn)銷國。為緩解汽車保有量持續(xù)攀升帶來的能源及環(huán)境壓力，我國政府出臺(tái)相關(guān)政策大力發(fā)展清潔能源汽車。早在“十五”期間我國就開始了儲(chǔ)氫氣瓶的研究，而國家“十一五”863計(jì)劃“技能與新能源汽車”重大項(xiàng)目研究方向又提出了“車載高壓供氫系統(tǒng)研究開發(fā)” ，這其中就規(guī)定了高壓儲(chǔ)氫氣瓶的研究方向，即“鋁內(nèi)膽碳纖維全纏繞結(jié)構(gòu)，工作壓力35MPa”奠定了高壓儲(chǔ)氫氣瓶的研究基礎(chǔ)。
在全力支持發(fā)展新能源此車的同時(shí)，政府對清潔能源汽車發(fā)展還提出了明確的目標(biāo)——到2020年，清潔能源汽車生產(chǎn)能力達(dá)200萬輛、累計(jì)產(chǎn)銷量超過500萬輛。作為國家重點(diǎn)發(fā)展的氫能汽車必將獲得更快更好的發(fā)展，氫能汽車的發(fā)展勢必帶動(dòng)車用高壓儲(chǔ)氫氣瓶的快速發(fā)展。儲(chǔ)氫氣瓶的發(fā)展已有50多年的歷史，表明這一產(chǎn)品一直備受關(guān)注，從鋼瓶到復(fù)合氣瓶的研制成功，實(shí)現(xiàn)了向產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理、鋁管質(zhì)量輕的巨大轉(zhuǎn)變，儲(chǔ)氫氣瓶生產(chǎn)技術(shù)日益成熟。目前，國內(nèi)眾多氣瓶生產(chǎn)廠家已著手開發(fā)或已經(jīng)成功開發(fā)鋁膽全纏繞氫氣瓶，力圖加快清潔能源產(chǎn)品開發(fā)，搶占市場競爭制高點(diǎn)。因此，研究開發(fā)車用鋁膽纏繞儲(chǔ)氫氣瓶是非常必要的且具有良好的市場前景。
鋁膽全纏繞氫氣瓶由內(nèi)膽+碳纖維纏繞層組成。其主要生產(chǎn)工藝如下。而檢查壓縮機(jī)和售氣機(jī)等設(shè)備工作正常。尤其當(dāng)多臺(tái)售氣機(jī)同時(shí)加氣,汽車氣瓶的加氣量又較大時(shí),更為明顯。經(jīng)過長期的觀察分析后,終于揭開了其中的謎底儲(chǔ)氣瓶組容量對汽車加氣量的影響,在不同的工況條件下是不同的。主要與壓縮機(jī)排氣量的大小、同時(shí)加氣的售氣機(jī)臺(tái)數(shù)或者加氣槍數(shù)、汽車每次加氣量的多少等方面有關(guān)。而且往往是幾方面綜合作用的結(jié)果縮機(jī)排氣量較大時(shí),供氣能力足,儲(chǔ)氣瓶組的容量對汽車加氣量的影響不大,即使每次加氣50~70 Nm3的公交車一般都能加滿;相反,對于排氣量小的壓縮機(jī),儲(chǔ)氣瓶組的補(bǔ)償作用非常明顯,也對汽車加氣量的影響較大,如果容量選小了,公交車會(huì)經(jīng)常加不滿氣當(dāng)多輛汽車同時(shí)加氣時(shí),所需的氣量如果超過了壓縮機(jī)的排氣量,就需要用儲(chǔ)氣瓶組來補(bǔ)充。當(dāng)一臺(tái)售氣機(jī)兩個(gè)槍同時(shí)加氣時(shí),如果壓縮機(jī)排量可保證供氣,那么不管所配儲(chǔ)氣瓶組的容量大小,都不會(huì)影響汽車加氣量;但當(dāng)兩臺(tái)售氣機(jī)4個(gè)槍一起加氣,所需氣量一般都要超出壓縮機(jī)的排氣量,因此儲(chǔ)氣瓶組的容量配置不當(dāng)就會(huì)出現(xiàn)加不滿氣的現(xiàn)象鋁膽全纏繞氫氣瓶由內(nèi)膽+碳纖維纏繞層組成。其主要生產(chǎn)工藝如下：1）沖壓—拔伸：鋁合金板材或鋁棒，經(jīng)沖壓拔伸形成內(nèi)膽筒體和內(nèi)膽底部橢球形曲面，內(nèi)膽肩部球形曲面和瓶嘴由筒形坯料經(jīng)正旋+反旋收口形成。
2）旋壓收底—收口：鋁合金無縫管材經(jīng)旋壓收底—收口形成。
3）熱處理：內(nèi)膽經(jīng)旋壓成型后進(jìn)行固溶+時(shí)效熱處理。
4）表面處理：內(nèi)膽表面進(jìn)行陽極氧化處理已提高內(nèi)膽抗腐蝕的能力。
5）纏繞：高強(qiáng)度碳纖維經(jīng)樹脂基體浸漬后對鋁內(nèi)膽進(jìn)行環(huán)向及螺旋交替纏繞。
在鋁內(nèi)膽全纏繞氫氣瓶的制造過程中，沖壓、收底、收口、纏繞是關(guān)鍵及技術(shù)難點(diǎn)，必須至少明確以下問題：
沖壓：模具設(shè)計(jì)合理，確保內(nèi)膽底部厚度、形狀滿足標(biāo)準(zhǔn)或其他要求；規(guī)范合理的坯料加熱溫度，保證沖壓變形完全；模具對中性良好確保內(nèi)膽筒體壁厚均勻。
收底、收口：明確加熱長度、時(shí)間、溫度確保底部、肩部、瓶口的外觀及內(nèi)部融合狀況滿足要求，同時(shí)進(jìn)行合理的旋壓程序設(shè)計(jì)保證內(nèi)膽肩部到瓶口、底部過渡段到瓶底實(shí)現(xiàn)厚度漸變，各點(diǎn)厚度滿足要求。
纏繞：通過合理選擇環(huán)向、螺旋纏繞的交替方式及纖維層厚度和螺旋纏繞角，使氣瓶質(zhì)量減小到最小，而卻能承受較大的內(nèi)壓載荷，產(chǎn)生較小的變形；科學(xué)的張力制度以實(shí)現(xiàn)內(nèi)壓遞增防止內(nèi)膽屈曲，保證任何內(nèi)部纖維層的變形都最小；鋁內(nèi)膽封頭為整體旋壓無開口，纏繞時(shí)為方便掛紗、防止紗線滑落堆積可在其尾部中間粘尾頂，合理設(shè)計(jì)氣瓶封頭及封頭與筒體過渡段纖維纏繞工藝避免封頭成為整個(gè)容器最薄弱的地方。
經(jīng)過X0多年的發(fā)展，公司技術(shù)部已形成一個(gè)完整的產(chǎn)品研發(fā)、技術(shù)服務(wù)、操作為一體的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)。公司技術(shù)人員具有過硬的專業(yè)知識(shí)及豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，能夠高效、及時(shí)處理生產(chǎn)過程可能出現(xiàn)的問題，確保研發(fā)過程順利進(jìn)行。
三、 鋁膽鋁管全纏繞氫氣瓶開發(fā)預(yù)算
鋁膽全纏繞氫氣瓶的開發(fā)主要涉及原材料購買、工裝模具設(shè)計(jì)制作、生產(chǎn)設(shè)備改造調(diào)整或新設(shè)備購買、試驗(yàn)設(shè)備購買、工藝試驗(yàn)、產(chǎn)品試制、開發(fā)取證、人工等方面的資金投入。
四、 鋁膽全纏繞氫氣瓶開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)及不確定分析
氫能的利用主要包括氫的生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸、應(yīng)用等多方面。氫能利用系統(tǒng)中的其他環(huán)節(jié)技術(shù)滯后或其發(fā)展速度慢于鋁膽全纏繞氫氣瓶的發(fā)展將限制氫能源的大規(guī)模應(yīng)用，因此，在公司成功研發(fā)鋁膽全纏繞氫氣瓶后的短時(shí)間內(nèi)可能出現(xiàn)該氣瓶銷售不力的情況。
五、 鋁膽全纏繞氫氣瓶社會(huì)影響效果分析
鋁膽全纏繞氫氣瓶是國家重點(diǎn)提倡發(fā)展的清潔能源產(chǎn)品，符合地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，同時(shí)鋁管也符合國家發(fā)展清潔能源的產(chǎn)業(yè)政策，推動(dòng)了國家清潔能源汽車的發(fā)展，并在低碳、節(jié)能減排領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用。在氫能利用系統(tǒng)中，儲(chǔ)氫技術(shù)的滯后一直是制約氫能利用的重要因素，特別是在各類交通工具上的應(yīng)用，鋁膽全纏繞氫氣瓶研發(fā)成功后，不僅能幫助公司贏得市場帶來直接經(jīng)濟(jì)利益，還能推動(dòng)整個(gè)氣瓶行業(yè)、氫能利用行業(yè)以及國家“技能與新能源汽車”重大項(xiàng)目開發(fā)計(jì)劃的發(fā)展，具有重大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
