آیا فیبر کربن ترموپلاستیک تولید و پردازش بطری های ذخیره هیدروژن را در آینده بهبود می بخشد؟

نتایج نشان داد که تغییر شکل بطری الیاف شیشه S نوع IV 10.873 میلی‌متر بود، تغییر شکل بطری فیبر کربن درجه T700- نوع IV 1{{1{{12{12} }}}}.176 میلی متر، و تغییر شکل بطری نوع IV کولار 1.0845 میلی متر بود. کرنش های الاستیک برای سه ماده به ترتیب 0.26812، 0.25658 و 0.073177 بود. علاوه بر این، حداکثر تنش اصلی برای بطری فیبر S-glass Type IV 1105.9 MPa، تنش برای بطری فیبر کربن نوع IV 1168.2 MPa و تنش برای بطری Kevlar Type IV 1389.4 MPa بود. این مطالعه نشان داد که در محدوده قابل قبول تنش و کرنش، الیاف آرامید مواد مناسبی برای مخازن تحت فشار هیدروژن هستند.

به طور خلاصه، در استفاده از بطری های ذخیره هیدروژن مواد کامپوزیت، کامپوزیت های فیبر کربنی سفتی بالاتری ارائه می دهند، در حالی که کامپوزیت های الیاف آرامید چقرمگی بهتری را ارائه می دهند. البته این دو نوع کامپوزیت متقابل نیستند. بلکه از طریق طراحی و ترکیب معقول می توان از مزایای مربوط به آنها استفاده کرد. این رویکرد می‌تواند سفتی و چقرمگی را در کاربردهای بطری ذخیره‌سازی هیدروژن فیبر کربن متعادل کند و عملکرد مکانیکی را تضمین کند و در عین حال ایمنی را افزایش دهد.

آیا بطری های ذخیره هیدروژن فیبر کربن می توانند کاهش ارزش "طلای سیاه" را معکوس کنند؟

فیبر کربن به عنوان "طلای سیاه" شناخته می شود که نشان دهنده ارزش بالای آن است و به همین ترتیب، قیمت های بازار همچنان بالا مانده است. این در حالی است که آمارهای دو سال گذشته حکایت از کاهش ارزش «طلای سیاه» دارد. کسانی که در صنایع مرتبط هستند یا متخصصان فیبر کربن باید دلایل این روند را درک کنند. افزایش ظرفیت تولید الیاف کربن با کیفیت پایین وجود دارد، در حالی که تقاضا از صنایع پایین دستی به اشباع رسیده است. پیامد مازاد عرضه، کاهش سریع قیمت فیبر کربن در بازار است. البته افزایش ظرفیت تولید الیاف کربن و کامپوزیت های متوسط ​​تا بالا چندان چشمگیر نبوده و قیمت های بازار نیز تغییر چندانی نکرده است.

داده ها نشان می دهد که در 2022، اندازه بازار جهانی فیبر کربن به 4.386 میلیارد دلار رسید که نسبت به سال گذشته 29 درصد افزایش داشت.{20}}%. تقاضای جهانی برای فیبر کربن 135،000 تن بود که در مقایسه با 118،000 تن در سال 2021، 14.4 درصد رشد داشت. بازار مخازن تحت فشار با توجه به سیاست "کربن دوگانه"، رشد سریعی را تجربه کرده است. با افزایش تقاضای جهانی برای مخازن تحت فشار در سال 2022 به 14800 تن، افزایش 34.5 درصدی نسبت به سال قبل، که 11.0 درصد از بازار تقسیم شده را به خود اختصاص داده است. پیش بینی می شود که تا سال 2030، تقاضای جهانی برای مخازن تحت فشار از 80،{23}} تن فراتر رود که نشان دهنده روند رشد قوی است.

در سال 2022، چین تقریباً 6،000 تن فیبر کربن برای سیلندرهای گاز استفاده کرد که تقریباً نیمی از آن برای بطری‌های ذخیره هیدروژن استفاده شد. در آینده، نقطه رشد فیبر کربن در مخازن تحت فشار احتمالاً از بازار بطری های ذخیره هیدروژن پدیدار خواهد شد. با فشار قوی دولت برای توسعه سلول‌های سوختی هیدروژنی و وسایل نقلیه، پتانسیل بسیار زیادی در بخش ذخیره‌سازی بطری هیدروژن وجود دارد که منجر به افزایش تقاضا برای فیبر کربن در این زمینه می‌شود. داده‌ها نشان می‌دهد که تا پایان سال 2022، تعداد خودروهای پیل سوختی هیدروژنی در چین تقریباً 12300 دستگاه بود که هدف آن رسیدن به 50 دستگاه تا سال 2025 بود که منجر به نرخ رشد ترکیبی سالانه نزدیک به 60 درصد شد. اگر تقاضای فیبر کربن برای بطری های ذخیره هیدروژن تا سال 2025 به 50 درصد افزایش یابد، تقاضا برای فیبر کربن می تواند به 12700 تن برسد.

در سال های آینده، پتانسیل بطری های ذخیره هیدروژن فیبر کربن بسیار زیاد است. ظرفیت تولید فیبر کربن هدفمند با کیفیت پایین نه تنها کاهش ارزش "طلای سیاه" را کاهش می دهد، بلکه باعث توسعه سریع صنعت انرژی هیدروژن می شود و به یک وضعیت برد-برد واقعی دست می یابد.

آیا فیبر کربن ترموپلاستیک تولید و پردازش بطری های ذخیره هیدروژن را در آینده بهبود می بخشد؟

انتظار می رود انتشار ظرفیت تولید فیبر کربن پایین به حل چالش های پیش روی صنعت فیبر کربن داخلی کمک کند، اما این یک راه حل بلند مدت نیست. ارتقای جامع‌تر فناوری فیبر کربن - به ویژه تسلط بر قابلیت‌های تولید انبوه الیاف کربن متوسط ​​​​تا بالا - برای به دست آوردن یک مزیت رقابتی در بازار جهانی فیبر کربن ضروری است. فیبر کربن ترموپلاستیک می تواند جهت مهم بعدی برای توسعه صنعت فیبر کربن باشد. بنابراین، آیا کامپوزیت های فیبر کربنی گرمانرم نقش ارتقاء دهنده ای در استفاده از انرژی هیدروژن خواهند داشت؟

مزایای کامپوزیت های فیبر کربن ترموپلاستیک:

1. نسبت قدرت به وزن بالا: فیبر کربن به دلیل نسبت استحکام به وزن بالا مشهور است. ترکیب فیبر کربن با ماتریس ترموپلاستیک این مزیت را افزایش می‌دهد و کامپوزیت‌های فیبر کربنی گرمانرم را برای کاربرد در صنایع هوافضا و خودروسازی که مواد سبک وزن و استحکام بالا حیاتی هستند، جذاب می‌کند.

2. پایداری شیمیاییرزین‌های ترموپلاستیک معمولاً مقاومت شیمیایی بهتری در مقایسه با رزین‌های ترموست نشان می‌دهند و کامپوزیت‌های فیبر کربنی گرمانرم را برای کاربردهایی که نیاز به تماس با مواد شیمیایی تهاجمی دارند، مانند مواردی که در صنایع فرآوری شیمیایی هستند، مناسب می‌سازند.

3. بهبود مقاومت در برابر ضربهدر مقایسه با رزین های ترموست، رزین های ترموپلاستیک اغلب مقاومت در برابر ضربه و چقرمگی بهتری دارند، که باعث می شود کامپوزیت های فیبر کربنی گرمانرم برای کاربردهایی که به عملکرد ضربه ای عالی نیاز دارند ایده آل باشند.

4. تولید سریع: سرعت پردازش کامپوزیت های فیبر کربن گرمانرم به دلیل زمان پخت کوتاه تر از کامپوزیت های فیبر کربن ترموپلاستیک سریع تر است. این ویژگی برای صنایعی که خواهان چرخه تولید سریع و توان عملیاتی بالا هستند سود می برد.