[发明专利]一种无内衬深冷高压储氢气瓶及其制备装置

权利要求书

1.一种无内衬深冷高压储氢气瓶，其特征在于：以复合材料层（2）为瓶体，所述复合材料层（2）两端设有气瓶接头；所述复合材料层（2）包括固化碳纤维层和具有阻隔氢气作用的阻气层；

所述固化碳纤维层由若干层纤维网平行叠加而成；所述阻气层均匀分布在所述纤维网间；

所述阻气层为聚乙烯膜或聚乙烯粉末层；所述阻气层厚度为0.05-0.3mm。

2.根据权利要求1所述的无内衬深冷高压储氢气瓶，其特征在于：所述固化碳纤维层由碳纤维丝和改性树脂溶液复合而成，所述改性树脂溶液包括环氧树脂溶液、固化剂以及3-10wt.%的聚乙二醇、3-10wt.%的SiO₂纳米颗粒和0.3-0.7wt.%的氧化石墨烯粉末。

3.根据权利要求1所述的无内衬深冷高压储氢气瓶，其特征在于：所述阻气层设有3-5层。

4.根据权利要求1所述的无内衬深冷高压储氢气瓶，其特征在于：所述固化碳纤维层包括纤维缠绕方向沿瓶体长度方向的纵向缠绕纤维层（22）和纤维缠绕方向沿瓶体圆周方向的环向缠绕纤维层。

5.根据权利要求4所述的无内衬深冷高压储氢气瓶，其特征在于：所述环向缠绕纤维层包括第一环向缠绕纤维层（21）和第二环向缠绕纤维层（23）；

所述固化碳纤维层从内到外依次设有缠绕厚度相同的第一环向缠绕纤维层（21）、纵向缠绕纤维层（22）和第二环向缠绕纤维层（23）。

6.根据权利要求5所述的无内衬深冷高压储氢气瓶，其特征在于：所述第二环向缠绕纤维层（23）由内到外依次设有初始碳纤维丝层和混合层；

所述初始碳纤维丝层数为总层数的1/20；

所述混合层包括由若干组所述纤维网平行叠加的纤维网层和均匀分布在所述纤维网间的阻气层。

7.一种用于制备权利要求1-6中任一所述无内衬深冷高压储氢气瓶的制备装置，其特征在于：包括芯模铸造模具、纤维丝束缠绕装置和芯模加热固化装置；

所述芯模铸造模具包括芯模模腔（71）和沿所述芯模模腔（71）长度方向贯穿所述芯模模腔（71）的缠绕轴（10）；所述芯模模腔（71）顶端设有浇筑口（70）；

所述纤维丝束缠绕装置包括沿工序依次设置的提供碳纤维丝的纱线轮（81）、调控所述碳纤维丝张力的纱线张紧机构（82）、浸胶槽（83）、纱线缠绕装置（84）和芯模旋转装置（85）；

所述浸胶槽内设有改性树脂；所述纱线缠绕装置（84）用于将浸有改性树脂的碳纤维丝编织到固定在所述芯模旋转装置（85）的芯模（1）上；

所述改性树脂溶液包括环氧树脂溶液、固化剂以及3-10wt.%的聚乙二醇、3-10wt.%的SiO₂纳米颗粒和0.3-0.7 wt.%的氧化石墨烯粉末。

8.根据权利要求7所述的无内衬深冷高压储氢气瓶制备装置，其特征在于：所述芯模加热固化装置包括芯模支架（12）、包裹所述芯模的耐高温密封袋（11）和固化炉；所述密封袋（11）一侧设有真空泵；所述芯模支架（12）底部设有芯模材料收集器（13）；所述芯模材料收集器（13）通过引流道连接所述芯模（1）底端。