氢气是一种无色透明、无臭无味且难溶于水的气体。氢气是世界上已知的密度小的气体,氢气的密度只有空气的1/14,即氢气在1标准大气压和0℃时氢气的密度为0.089g/L。因氢气的极难存储的特性,储氢瓶发展已有50多年的历史,从钢瓶到全复合材料气瓶的研制成功,实现了向产品结构合理、质量轻的巨大转变。近年来,当前市场储氢瓶主要使用三型瓶及35MPa铝内胆碳纤维全缠绕气瓶70MPa塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶已经进入使用阶段。
车载供氢系统
车载供氢系统完成集成方案初步设计后,需要进行CAE强度分析。
根据GB/T 26990-2011《燃料电池电动汽车车载氢系统技术条件》、GB/T 29126-2012《燃料电池电动汽车 车载氢系统试验方法》,车载供氢系统应满足在上、下、前、后、左、右六个方向上应能承受8g的冲击力,保证储氢瓶与固定座不损坏,且相对位移不超过13mm。根据标准要求设置了合适的CAE边界条件。如图2所示,在车载供氢系统进行实际试验前,其结构强度的设计,首先得满足CAE强度分析的结果符合标准要求。
燃料加注
1,标注大加注压力
2,加注口有防尘、防液体及污染物等进入的防尘盖
3,在加注时,燃料系统具有切断燃料供给的功能,即需要设置截止阀,在加注或停机时切断燃料供给
4,加注口能够承受来自任意方向的670N的载荷,不应影响到燃料系统气密性
5,加注口应有消除汽车静电的措施
6,不应位于乘客舱、行李舱和通风不良的地方
7,加氢口距暴露的电气端子、电气开关和点火源至少应有200mm的距离
高压储氢容器内衬的基本要求是抗氢渗能力强,且具备良好的延展性。一般金属的密度较大,考虑到成本、降低容器的自重和防止氢气渗透等多方面原因,金属内衬多采用铝合金,典型牌号如6061。根据美国DOT-CFFC标准,内衬材料主要有如下规定:必须为无缝柱体,铝合金6061制造,回火条件T6 ;可以由冷挤压或热挤压和冷拉制成,也可以由挤压管道和冲模的或者旋转的封头制成;测试前,所有的铝合金6061柱体必须进行固溶热处理和老化热处理,且必须用统一性能的材料制造内衬;内衬外表面必须防止不同的材料(铝和碳纤维)接触导致的电化学腐蚀。
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