荷兰、英国、法国、德国和美国建立测试能力，研究热固性和热塑性复合材料。
波音公司的全复合低温燃料箱在美国宇航局马歇尔太空飞行中心接受压力测试。图片来源：波音
在过去的几年里， CW 报道的复合低温储罐创新一直以太空和航空航天市场为目标。随着全球向清洁、零排放运输的转变，氢继续占据主导地位，热固性和热塑性储罐选项的开发已经走到了最前沿——即使在汽车领域也是如此。
2021 年 12 月， Toray Advanced Composites （TAC，Nijverdal，荷兰）宣布荷兰 (NL) LH 2 复合材料储罐联盟将开发 用于民用航空的长寿命、全热塑性复合材料 LH 2储罐。
“我们已经建立了额外的设施来测试 20 开尔文的复合材料，”荷兰航空航天中心 (NLR, Marknesse) 的复合材料高级科学家 Henri de Vries 说，他是项目联盟的成员之一。“而且我们已经忙于测试材料，以测量它们是否能够抵抗微裂纹和 H 2通过层压板的渗透。我们从阿丽亚娜 6 号运载火箭发动机推力架的工作中获得了经验，但那是在更高的温度下，接近 80 开尔文。即使我们正在测试热固性塑料，这主要是为了建立一个基准。我们专注于热塑性塑料，这也是 TAC 的专长，因为我们已经看到聚芳醚酮等半结晶聚合物 [例如 PAEK、PEEK、PEKK]在极低温度下的有趣特性。”
根据 de Vries 的说法，测试将需要 18 个月。 “第一个测试结果看起来很有希望，”他指出。“我们正在进行大量渗透性测试，以选择最好的材料。”
在 IV 型压缩气体氢 (CGH 2 ) 储罐中，碳纤维增强环氧树脂缠绕在未增强尼龙或高密度聚乙烯 (HDPE) 衬里上作为渗透屏障。这将如何在演示复合材料 LH 2坦克中实现？“复合材料本身并没有那么糟糕，”de Vries 说。“我们已经有一个在 -269°C 的液氦中经受住了热循环。进一步的测试是必要的，但很难在几个月内完成 20 年寿命的测试。”
英国的ASCEND 计划正在建立类似的能力，该计划“努力为飞机原始设备制造商提供潜在的解决方案，以生产更高速率、更多复合材料密集型飞机部件。” 特别是在主题 4：电气化和多功能中，注意到“这些 工作包将引入集成的多功能机身结构- 包括由合作伙伴 Hive Composites 开发的基于纳米材料的除冰系统、复合材料面板中的集成电线以及用于未来零排放、净零飞机的 V 型低温氢气罐的材料概念。在储罐工作包中，目标包括探索适用于低温的复合材料的全球供应链，同时在英国开发测试能力以在试件级别验证低温性能，并了解纤维缠绕或编织储罐的制造能力”
此外，2022 年 2 月，由波音公司（美国伊利诺伊州芝加哥）设计和制造并由 NASA 管理的新型大型全复合材料无内衬低温燃料箱通过了一系列关键测试。该测试“建立在波音公司在航空航天应用中安全使用氢气的丰富经验之上，将为波音公司正在进行的氢气作为商业航空未来潜在能源途径的研究提供信息。除了用于太空计划外，波音公司还完成了五个氢飞行演示计划。”
在汽车领域，Forvia（法国南泰尔）实现清洁交通转型的部分开发和战略包括使用热固性和热塑性复合材料的低温储氢罐 。该公司引入了由子公司佛吉亚开发的低温储氢解决方案，利用液态氢 (LH 2 ) 的更高能量密度。它以更紧凑的版本提供，“使相同数量的 H 2 能够存储在减少 40% 的体积内（与 700 巴 CGH 2 罐相比）。”
Forvia 与 Air Liquide（法国巴黎）合作，还通过制造过冷液态氢 (sLH 2 ) 低温罐（最大压力约为 20 巴）来瞄准重型车辆运输。
低温压缩氢 (CcH 2 ) 由 BMW（德国慕尼黑，2006-2013 年发布的报告）开发用于汽车，现在由 Cryomotive（德国陶夫基兴）使用绝缘碳纤维增强聚合物 (CFRP) 储罐系统进行推广. 一旦商业化，Cryomotive 用于卡车的全尺寸演示罐的直径范围为 600 至 700 毫米，长度为 2,350 至 2,650 毫米，以 二至四罐系统配置容纳 75 至 115 千克 CcH 2气体。
“我们发现，如果将 LH 2压缩 成 30 或 40 兆帕 [300 或 400 巴] 的低温气体，基本上可以增加其密度，”Cryomotive 的联合创始人 Tobias Brunner 博士解释道。“这是第一个没有人相信的假设，但我们与林德一起建造了一个泵，并证明我们可以生产 30 兆帕的高压低温气体，密度为 80 克/升，而 LH 的密度为 65 至 70 克/升2。
