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您當前位置：網(wǎng)站首頁 > 公司新聞- 汽車用氫氣儲氣瓶鋁管坯的全纏繞
- 2019/12/13 閱讀次數(shù)：[2165]
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目前國內(nèi)自行設(shè)計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氣瓶鋁管坯的特點和市場需求發(fā)展狀況,著重闡述了高壓氫氣瓶用強旋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)濟性好、可再生等優(yōu)點被認為是21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉�。鋁內(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、耐腐蝕性強等優(yōu)良性能，在氫能利用系統(tǒng)中具有廣闊的應用前景。目前，汽車用氫氣儲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用已經(jīng)成為焦點，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術(shù)界和工業(yè)界在高壓儲氫氣瓶領(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氫氣瓶的研究，而國家“十一五”863計劃“技能與新能源汽車”重大項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，政府對清潔能源汽車發(fā)展還提出了明確的目標——到2020年，清潔能源汽車生產(chǎn)能力達200萬輛、累計產(chǎn)銷量超過500萬輛。作為國家重點發(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)展勢必帶動車用高壓儲氫氣瓶的快速發(fā)展。儲氫氣瓶的發(fā)展已有50多年的歷史，表明這一產(chǎn)品一直備受關(guān)注，從鋼瓶到復合氣瓶的研制成功，實現(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。因此，研究開發(fā)車用鋁膽纏繞儲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。而檢查壓縮機和售氣機等設(shè)備工作正常。尤其當多臺售氣機同時加氣,汽車氣瓶的加氣量又較大時,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。主要與壓縮機排氣量的大小、同時加氣的售氣機臺數(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)果縮機排氣量較大時,供氣能力足,儲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,儲氣瓶組的補償作用非常明顯,也對汽車加氣量的影響較大,如果容量選小了,公交車會經(jīng)常加不滿氣當多輛汽車同時加氣時,所需的氣量如果超過了壓縮機的排氣量,就需要用儲氣瓶組來補充。當一臺售氣機兩個槍同時加氣時,如果壓縮機排量可保證供氣,那么不管所配儲氣瓶組的容量大小,都不會影響汽車加氣量;但當兩臺售氣機4個槍一起加氣,所需氣量一般都要超出壓縮機的排氣量,因此儲氣瓶組的容量配置不當就會出現(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)旋壓成型后進行固溶+時效熱處理。
4）表面處理：內(nèi)膽表面進行陽極氧化處理已提高內(nèi)膽抗腐蝕的能力。
5）纏繞：高強度碳纖維經(jīng)樹脂基體浸漬后對鋁內(nèi)膽進行環(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，必須至少明確以下問題：
沖壓：模具設(shè)計合理，確保內(nèi)膽底部厚度、形狀滿足標準或其他要求；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，同時進行合理的旋壓程序設(shè)計保證內(nèi)膽肩部到瓶口、底部過渡段到瓶底實現(xiàn)厚度漸變，各點厚度滿足要求。
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；科學的張力制度以實現(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)部已形成一個完整的產(chǎn)品研發(fā)、技術(shù)服務、操作為一體的產(chǎn)品實現(xiàn)團隊。公司技術(shù)人員具有過硬的專業(yè)知識及豐富的實踐經(jīng)驗，能夠高效、及時處理生產(chǎn)過程可能出現(xiàn)的問題，確保研發(fā)過程順利進行。
三、 鋁膽鋁管全纏繞氫氣瓶開發(fā)預算
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)計制作、生產(chǎn)設(shè)備改造調(diào)整或新設(shè)備購買、試驗設(shè)備購買、工藝試驗、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)風險及不確定分析
氫能的利用主要包括氫的生產(chǎn)、儲存和運輸、應用等多方面。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)模應用，因此，在公司成功研發(fā)鋁膽全纏繞氫氣瓶后的短時間內(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影響效果分析
鋁膽全纏繞氫氣瓶是國家重點提倡發(fā)展的清潔能源產(chǎn)品，符合地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展，同時鋁管也符合國家發(fā)展清潔能源的產(chǎn)業(yè)政策，推動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)濟利益，還能推動整個氣瓶行業(yè)、氫能利用行業(yè)以及國家“技能與新能源汽車”重大項目開發(fā)計劃的發(fā)展，具有重大的社會經(jīng)濟效益。
