豐田燃料電池車儲氫罐輕量化
- 發佈時間：2015-07-20 01:31:22 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
■技術辭典
通過輕量化技術，豐田燃料電池車“MIRAI”配備的高壓儲氫罐的碳纖維用量減少了40%。
高壓儲氫罐採用三層結構，內層是密封氫氣的樹脂襯裏，中層是確保耐壓強度的碳纖維強化樹脂（CFRP）層，表層是保護表面的玻璃纖維強化樹脂層。
MIRAI的儲氫罐的輕量化瞄準的是中層。中層採用的是對含浸了樹脂的碳纖施加張力使之捲起層疊的纖維纏繞工藝。纏繞方法有強化筒部的環向纏繞、強化邊緣的高角度螺旋纏繞和強化底部的低角度螺旋纏繞三種，三種方式均減少了纏繞圈數。
環向纏繞通過使高應力區集中在內層來確保強度，減少了纏繞的總圈數。高角度螺旋纏繞通過改變塑膠襯裏的形狀，減少了向筒部纏繞圈數，在筒部輔以環向纏繞。低角度螺旋纏繞通過減小管底的開口部，減小了表面壓力，從而降低了用量。通過削減這三種方式的纏繞圈數，使CFRP的用量比原來減少了40％。
高壓儲氫罐的儲存性能用儲氫重量除以罐體重量得到的重量效率來衡量，通過將CFRP用量減少40％，使重量效率比原來提高了20％，達到了全球最高水準的5.7wt.％。
另外，對於按照高壓儲氫罐的全球技術規則新設計的非常嚴格的局部火燒試驗（以600℃以上的高溫對溶栓式安全閥背面連續用火燒10分鐘），採取用含有膨脹石墨的耐火聚氨酯板來保護吸收下落衝擊的耐衝擊聚氨酯護板的方法，確保了耐火性能。這樣一來，即使追加耐火性能，不用改變原來的罐體狀態，就可以兼顧耐摔性能和耐火性能。
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