[实用新型]大容积碳纤维全缠绕铝胆储氢复合气瓶

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种大容积碳纤维全缠绕铝胆储氢复合气瓶，属于产品的结构技术领域。

背景技术

随着汽车工业发展，燃料价格持续攀升，石油供应日趋紧张，新能源的替代已成必然。而氢具有来源丰富、清洁和可再生等优点，随着氢燃料电池技术的进步，将会极大地促进燃料电池电动汽车的发展。燃料电池汽车的关键技术之一是储氢，目前国内外几乎全部立足在压缩储氢的基础上，且绝大部分采用铝胆复合气瓶。

一种大容积(100L～250L)碳纤维全缠绕铝胆储氢复合气瓶，是现代交通技术领域中新能源汽车的氢燃料电池系统中的供氢设备，用于在35MPa高压下储存压缩氢气。它采用整体成形的铝合金内胆。按照特定设计在铝胆上逐层缠绕浸过树脂的高强度碳纤维，最后加温固化而制成。作为高性能储氢容器，它兼有重量轻、安全性好的特点，符合电动汽车轻量化的要求。

目前，国内研制氢燃料电池汽车样车使用的氢气瓶是利工作压力为20MPa的压缩天然气气瓶。高压储氢主要存在五大技术难点：一、选材难，易出现“氢脆现象”，严重时会导致气瓶内胆内表面出现鼓包或皱折；二、瓶口密封难，由于氢气分子量小，随着温度和压力的升高易使氢气从阀门或瓶口密封面处泄漏；三、制造方法难，瓶口集成压力传感器、温度传感器和压力泄放装置，导致铝胆一端口径大，收口时内孔易形成“喇叭口”，瓶口壁厚和螺纹牙数无法满足设计要求，缠绕时需进行变缠绕角和变极孔缠绕；四、疲劳寿命难以实现，ISO15869规定在循环压力范围2.0MPa～1.25倍公称工作压力下进行疲劳试验，循环次数达到15000次时气瓶不泄漏或不爆破。五、储氢率低，目前工作压力为20MPa的氢气瓶的重量储氢率为4.02％、体积储氢率为13.18％，提高氢气瓶工作压力可提高体积储氢率，延长行驶里程。因此，需要采用合理设计，保证瓶口安全密封，使得氢气瓶在承受较高的工作压力的同时具有很好的疲劳寿命。

发明内容

本实用新型正是针对上述现有技术的状况而设计提供了一种大容积碳纤维全缠绕铝胆储氢复合气瓶，其目的在于为新能源汽车的氢燃料系统提供一种公称工作压力为35MPa的大容积，100L～250L碳纤维全缠绕铝胆储氢复合气瓶，该气瓶具有工作安全、储氢率高，主要技术指标完全达到国际先进水平，即ISO15869氢气或氢混合气体-陆上车用燃料气瓶。并保证该气瓶在35MPa高压氢气环境下工作是安全的、耐久的。

本实用新型的技术方案是：

该种大容积碳纤维全缠绕铝胆储氢复合气瓶，该气瓶从内向外依次为铝胆层、防静电涂层、碳纤维层和玻璃纤维层，其中，碳纤维层是采用环向缠绕和螺旋缠绕交替缠绕而成，气瓶外表面缠绕玻璃纤维层进行抗冲击保护，铝胆层的厚度为3～7mm，防静电涂层的厚度为0.3～0.6mm，其特征在于：该气瓶的内胆以无缝旋压收口方式在两端分别实现大胆嘴和小胆嘴，大胆嘴的直径为85mm，小胆嘴的直径为50mm，大胆嘴和小胆嘴内壁上加工有螺纹，大胆嘴螺纹采用M50x2直螺纹，小胆嘴螺纹采用M25x2直螺纹。

附图说明

图1为本实用新型产品的结构示意图

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本实用新型产品作进一步地详述：

参见附图1所示，一种大容积碳纤维全缠绕铝胆储氢复合气瓶，该气瓶从内向外依次为铝胆层1、防静电涂层2，纤维复合材料层包括碳纤维层3和用于防护的玻璃纤维层4，其中，碳纤维层3是采用环向缠绕和螺旋缠绕交替缠绕而成，铝胆层1的厚度为3～7mm，防静电涂层2的厚度为0.3～0.6mm，其特征在于：该气瓶的内胆以无缝旋压收口方式在两端分别实现大胆嘴5和小胆嘴6，大胆嘴5的直径为85mm，小胆嘴6的直径为50mm，大胆嘴5和小胆嘴6内壁上加工有螺纹，大胆嘴5螺纹采用M50x2直螺纹，小胆嘴6螺纹采用M25x2直螺纹。

该铝合金内胆选用6061铝合金，采用铝胆整体旋压收口成型，瓶口采用O形圈密封，能够满足35MPa工作压力下氢气的气密性，气瓶使用寿命长，气瓶充放的疲劳次数大于15000次，安全系数不小于3，安全可靠性高。